1. Nature Commun.：4Hb-TaS2中的雙組分向列超導(dǎo)性大多數(shù)超導(dǎo)體具有各向同性的單組分序參數(shù)，并由超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)理論很好地描述。非常規(guī)的多成分超導(dǎo)體極為罕見，人們對(duì)它們的了解也少得多。特拉維夫大學(xué)Y. Dagan等結(jié)合了掃描隧道顯微鏡和角度分辨宏觀輸運(yùn)來研究候選手征超導(dǎo)體4Hb-TaS2。1）作者揭示了伴隨雙重對(duì)稱超導(dǎo)臨界場(chǎng)的隧道電導(dǎo)的準(zhǔn)周期一維調(diào)制。面內(nèi)臨界場(chǎng)Hc2的強(qiáng)調(diào)制指向向列型非常規(guī)有序參數(shù)。然而，成像的渦核在低溫下是各向同性的。作者提出了一個(gè)模型來協(xié)調(diào)這一明顯的差異，并考慮到先前觀察到的低溫下自發(fā)的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性破缺。該模型描述了主導(dǎo)手征超導(dǎo)序參量和向列序參量之間的競(jìng)爭(zhēng)。后者在接近正常相位時(shí)出現(xiàn)。2）作者的結(jié)果有力地支持了4Hb-TaS2中雙組分超導(dǎo)性的存在，并可以為其他電荷有序和超導(dǎo)性共存的系統(tǒng)提供有價(jià)值的見解。
Silber, I., Mathimalar, S., Mangel, I. et al. Two-component nematic superconductivity in 4Hb-TaS2. Nat Commun 15, 824 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45169-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45169-32. JACS：操縱金屬有機(jī)框架中鈷位點(diǎn)的自旋態(tài)以促進(jìn)二氧化碳光還原光催化二氧化碳還原在緩解全球能源和環(huán)境問題方面具有巨大潛力，其中催化中心的電子結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。然而，自旋態(tài)作為電子特性的關(guān)鍵描述符卻在很大程度上被忽視了。在此，中科大江海龍教授，Jun Jiang提出了一種簡(jiǎn)單的策略，通過將Co物質(zhì)交換到穩(wěn)定的鋅基金屬有機(jī)框架（MOF）中來改變其配位環(huán)境，以提供Co-OAc、Co-Br和用于CO2光還原的Co-CN。1）實(shí)驗(yàn)和DFT計(jì)算結(jié)果表明，Co位點(diǎn)不同的自旋態(tài)導(dǎo)致光催化中CO2吸附/活化不同的電荷分離能力和能壘。2）因此，具有最高自旋態(tài)Co位點(diǎn)的優(yōu)化Co-OAc表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化CO2活性，為2325.7μmol·g?1·h?1，對(duì)CO的選擇性為99.1%，在沒有貴金屬和額外的光敏劑的情況下，在所有報(bào)道的MOF光催化劑中名列前茅。這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了MOF作為自旋態(tài)操縱以改善光催化的理想平臺(tái)的潛力。
Kang Sun, et al, Manipulating the Spin State of Co Sites in Metal?Organic Frameworks for Boosting CO2 Photoreduction, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c11446https://doi.org/10.1021/jacs.3c11446
3. JACS：設(shè)計(jì)COF結(jié)構(gòu)光催化氧化芐氨
由于COF材料具有柔性結(jié)構(gòu)以及非常容易進(jìn)行官能團(tuán)修飾等特點(diǎn)，因此COF受到光催化領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。但是由于COF的光吸收能力比較弱，光電子轉(zhuǎn)化效率比較低，而且缺乏合適的催化活性位點(diǎn)，因此如何得到優(yōu)異光催化氧化活性的COF材料非常困難。有鑒于此，華南師范大學(xué)蘭亞乾、路猛等基于框架化學(xué)(Reticular chemistry)理念將兩種光敏劑與多功能分子組合的方式，設(shè)計(jì)構(gòu)筑一系列三維COF光催化劑，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的光催化氧化活性。 1）由于COF由兩種光敏劑分子以及氧化還原能力的分子組合而成，因此PY-BT COF表現(xiàn)最高的光催化氧化活性，在2.5 h的芐氨光催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了99.9 %的轉(zhuǎn)化率，性能比只有一個(gè)光敏劑的COF或者不含氧化還原分子結(jié)構(gòu)的COF性能更好。2）我們通過深入且詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)表征和DFT理論計(jì)算，提出選擇性催化氧化的反應(yīng)機(jī)理。發(fā)現(xiàn)光催化激發(fā)PY產(chǎn)生的光生電子穿過三芳基氨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到BT結(jié)構(gòu)，PY-BT COF的光催化芐胺氧化反應(yīng)熱力學(xué)能量比對(duì)比COF更低，從而驗(yàn)證兩種光敏劑在光催化反應(yīng)過程中起到耦合作用。這項(xiàng)工作發(fā)展了一種設(shè)計(jì)COF的新型策略，為發(fā)展和設(shè)計(jì)多功能COF用于有機(jī)催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供新策略。
Ming-Yi Yang, et al, Three-Motif Molecular Junction Type Covalent Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic Aerobic Oxidation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c12724https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c127244. JACS：等離激元催化硫代硫酸鹽的機(jī)理及反應(yīng)條件的影響硫醇-4-氨基硫酚(ATP)和4-硝基硫酚(NTP)的轉(zhuǎn)化被認(rèn)為是等離子體誘導(dǎo)催化的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)之一，因此已經(jīng)成為眾多研究的主題。目前，主要討論了兩條反應(yīng)途徑：一條是原料發(fā)生二聚反應(yīng)生成4，4‘-二硫代偶氮苯(DMAB)，另一條是在鹽酸溶液中將NTP還原為三磷酸腺苷。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的研究中，萊布尼茨光子技術(shù)研究所Volker Deckert通過仔細(xì)控制酸性溶液和蒸氣中的反應(yīng)條件，解開了涉及到的等離子體介導(dǎo)的反應(yīng)機(jī)理。1）由于NTP/ATP樣品不同的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)光譜和在酸性溶液中的譜帶漂移(通常歸因于水)，研究人員在純氣體條件下進(jìn)行了額外的實(shí)驗(yàn)。在這種酸性蒸氣條件下，拉曼數(shù)據(jù)強(qiáng)烈地表明，形成了一種迄今未被實(shí)驗(yàn)鑒定的穩(wěn)定化合物。2）等離激元混合體系的計(jì)算模型，即考慮到兩個(gè)反應(yīng)路徑中被檢測(cè)到的關(guān)鍵中間體涉及的電子躍遷的波長(zhǎng)依賴性，證實(shí)了新化合物4-亞硝基苯酚(TP*)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。 3）通過時(shí)間相關(guān)的SERS測(cè)量跟蹤反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，能夠在基于二聚體和基于單體的途徑之間建立聯(lián)系，并在不同的環(huán)境條件下建議可能的反應(yīng)路線。因此，在分子水平上提供了關(guān)于潛在反應(yīng)機(jī)理的熱力學(xué)方面的見解，補(bǔ)充了光譜結(jié)果。
Xiaobin Yao, et al, Mechanism of Plasmon-Induced Catalysis of Thiolates and the Impact of Reaction Conditions, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c09309https://doi.org/10.1021/jacs.3c093095. JACS：三方錐銅(I)金屬?有機(jī)骨架對(duì)濕空氣中氧氣的選擇性吸附高純度或濃縮純度的氧氣用于許多行業(yè)，主要是從空氣的低溫蒸餾中生產(chǎn)出來的，這是一個(gè)極其耗資和能源的過程。人們對(duì)O2選擇性空氣分離的新方法的開發(fā)非常感興趣，包括使用具有配位不飽和金屬中心的金屬?有機(jī)骨架，該骨架可以通過電子轉(zhuǎn)移選擇性地將O2結(jié)合在N2上。然而，這些材料中的大多數(shù)只有在低溫下才表現(xiàn)出可察覺和/或可逆的吸氧能力，并且它們的開放金屬中心也是空氣中存在的水的潛在的強(qiáng)結(jié)合部位。在這里，加州大學(xué)伯克利分校Jeffrey R. Long研究了CuI-MFU-4L(CuxZn5?xCl4?x(btdd)3；h2btdd=bis(1H-1，2，3-triazo[4，5-b]，[4‘，5’-i])二苯并[1，4‘]二惡英)骨架，它在室溫下與O2可逆結(jié)合。1）研究人員為該材料開發(fā)了一種優(yōu)化的合成方法，以獲得高密度的三角錐體CuI位，并且表明，即使在水存在的情況下，這種材料也可以在25 °C下可逆地從空氣中捕獲O2。2）當(dāng)暴露在100%相對(duì)濕度的空氣中時(shí)，CuI-MFU-4L在動(dòng)態(tài)突破條件下的重復(fù)循環(huán)過程中保持恒定的氧氣容量。雖然這種材料同時(shí)吸附氮?dú)猓鯕夂偷獨(dú)饷摳絼?dòng)力學(xué)的差異允許在相對(duì)溫和的再生條件下分離出高純度的氧氣(>99%)。3）光譜、磁學(xué)和計(jì)算分析表明，O2與銅(I)位結(jié)合形成銅(II)?超氧化物部分，呈現(xiàn)溫度相關(guān)的側(cè)向和端向結(jié)合模式。總體而言，這些結(jié)果表明，即使沒有除濕，CuI-MFU-4L也是一種很有前途的從環(huán)境空氣中分離氧氣的材料。
Kurtis M. Carsch, et al, Selective Adsorption of Oxygen from Humid Air in a Metal?Organic Framework with Trigonal Pyramidal Copper(I) Sites, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c10753https://doi.org/10.1021/jacs.3c107536. EES：鋰金屬/固體電解質(zhì)界面對(duì)枝晶臨界電流的影響在沒有鋰枝晶形成和短路的情況下，鋰/固體電解質(zhì)界面的結(jié)構(gòu)化是增加固態(tài)電池充電電流的一種有效策略。近日，牛津大學(xué)Peter G. Bruce、Charles W. Monroe報(bào)道了鋰金屬/固體電解質(zhì)界面對(duì)枝晶臨界電流的影響。1) 作者通過在界面電流分布的計(jì)算中將鋰沉積動(dòng)力學(xué)和鋰蠕變力學(xué)耦合在一起，并利用鋰枝晶生長(zhǎng)模型發(fā)現(xiàn)，通過增加界面表面積來避免充電時(shí)的枝晶受到了與粗糙表面形貌相關(guān)的顯著限制。2) 這些限制非常嚴(yán)重，因此不太可能增加充電電流，同時(shí)避免枝晶和短路到所需水平。作者展示了正弦表面形貌只能在平面界面上枝晶發(fā)生之前將充電電流提高約50%。
Shengming Zhang, et al. Influence of contouring the lithium metal/solid electrolyte interface on the critical current for dendrites. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE03322H7. AEM：固態(tài)電解質(zhì)膜在大規(guī)模應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和解決方案與具有液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)鋰離子電池具有更高的能量密度和更高的安全性，被認(rèn)為是極具潛力的下一代儲(chǔ)能技術(shù)。大面積固態(tài)電解質(zhì)（SSE）膜具有有效的厚度控制、改進(jìn)的離子導(dǎo)電性和良好的界面接觸，可以降低內(nèi)阻，增加電池的實(shí)際能量密度，并降低制造成本。在顆粒尺度上優(yōu)化SSE性能和大規(guī)模制備SSE膜是高性能固態(tài)鋰離子電池發(fā)展及其工業(yè)化的關(guān)鍵。近日，東南大學(xué)Cheng Xinbing、Xiao Rui、Li Tao綜述研究了固態(tài)電解質(zhì)膜在大規(guī)模應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。1) 作者對(duì)SSE進(jìn)行了全面的綜述，涵蓋了顆粒級(jí)特征，如顆粒尺寸、密度和空氣穩(wěn)定性對(duì)電化學(xué)性能的影響，以及大規(guī)模制備SSE膜的主要途徑和結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。2) 此外，作者還詳細(xì)討論了大面積SSE膜對(duì)固態(tài)電池電化學(xué)性能的影響及其在軟包固態(tài)鋰離子電池系統(tǒng)中的應(yīng)用。最后，作者總結(jié)了SSE顆粒和SSE薄膜的設(shè)計(jì)原理，并展望了薄SSE的發(fā)展方向。
Xiaozhong Huang, et al. Challenges and Solutions of Solid-State Electrolyte Film for Large-Scale Applications. Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202303850 https://doi.org/10.1002/aenm.2023038508. ACS Nano：具有熱刺激的可編程形狀顏色同步雙響應(yīng)木材刺激響應(yīng)材料在傳感器、致動(dòng)器和電子學(xué)方面顯示出巨大的潛力；然而，它們?cè)谠鰪?qiáng)、可視化和生物合成方面的進(jìn)一步發(fā)展仍然具有挑戰(zhàn)性。基于熱致變色微膠囊(Tcm)摻雜的動(dòng)態(tài)共價(jià)玻璃聚合物的浸漬，北京林業(yè)大學(xué)Shanshan Gong，Jianzhang Li，中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所Yun Lu展示了一種具有穩(wěn)健的各向異性結(jié)構(gòu)和可交換的共價(jià)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的可編程形狀-顏色雙響應(yīng)木材(SRW-TC)。1）在溫和的條件下，由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(34.99 ℃)引起的剛性?柔性位移和拓?fù)鋬鼋Y(jié)轉(zhuǎn)變溫度(149.62 ℃)引發(fā)的酯交換反應(yīng)，所得到的SRW-TC表現(xiàn)出可行的形狀記憶和可編程性。2）此外，得到的SRW-TC具有良好的機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度為45.70 MPa)、絕熱性能(熱導(dǎo)率為0.27 W/mK)、各向異性光管理以及良好的光學(xué)性能(800 nm處透過率為51.73%，霧度為99.67%)。3）重要的是，兼容的TCM的加入使形狀記憶的可行性和剛/柔切換可視化，并通過熱誘導(dǎo)的形狀?顏色同步雙響應(yīng)來響應(yīng)外部熱刺激，成功地展示了傳感溫度、抓取物體、加密/解碼圖標(biāo)消息等應(yīng)用。該策略簡(jiǎn)單、高效，可作為開發(fā)高性能多功能木質(zhì)復(fù)合材料的指導(dǎo)思想，在性能可視化、環(huán)境傳感、材料交互、信息雙重加密、局部精確形狀和顏色調(diào)節(jié)等方面具有廣闊的智能應(yīng)用前景。
Yi Tan, et al, Programmable and Shape?Color Synchronous Dual-Response Wood with Thermal Stimulus, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c03607https://doi.org/10.1021/acsnano.3c036079. ACS Nano：用于長(zhǎng)壽命氫氣電池的非貴金屬高熵合金基催化電極開發(fā)高效、穩(wěn)定、低成本的析氫/氧化反應(yīng)雙功能催化劑是推動(dòng)氫氣電池在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵。在這里，中科大Wei Chen展示了一種在泡沫銅上生長(zhǎng)的非貴金屬高熵合金(NNM-HEA@CF)作為鎳-氫氣(Ni-H2)電池的自支撐催化電極。1）實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果表明，NNM-HEA催化劑通過優(yōu)化活性中心的電子結(jié)構(gòu)，極大地促進(jìn)了HER/HOR催化過程。 2）以NNM-HEA@CF為負(fù)極組裝的Ni-H2電池具有優(yōu)異的倍率性能和超過1800 h的循環(huán)性能，在15 mAh cm?2的面積容量下沒有容量衰減。此外，擴(kuò)展容量為0.45 ah的放大的Ni-H2電池表現(xiàn)出高的單元級(jí)能量密度，～109.3 WH kg?1。此外，基于電極、隔膜和電解液的所有關(guān)鍵部件，其估計(jì)成本低至～107.8 $ kW h?1，與商用鉑/碳基鎳氫電池相比，成本降低了6倍以上。這項(xiàng)工作為開發(fā)用于大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的高效非貴金屬基雙功能氫電池催化劑提供了一種途徑。
Shuang Liu, et al, Non-Noble Metal High-Entropy Alloy-Based Catalytic Electrode for Long-Life Hydrogen Gas Batteries, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c09482https://doi.org/10.1021/acsnano.3c0948210. ACS Nano：設(shè)計(jì)卵黃殼納米結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)熒光和結(jié)構(gòu)顏色的可逆水蒸氣響應(yīng)雙模式切換金屬鹵化物鈣鈦礦為發(fā)展先進(jìn)的光電子器件提供了大量的機(jī)會(huì)。近日，廣州大學(xué)Yibo Chen，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）Guogang Li報(bào)道了將金屬鹵化物鈣鈦礦集成到具有可控內(nèi)腔的金屬氧化物納米殼層中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水蒸氣響應(yīng)的熒光和結(jié)構(gòu)顏色的雙模切換。 1）通過瓶裝法將CsPbBr3引入到MnO2納米殼中，我們?cè)O(shè)計(jì)了CsPbBr3@MnO2蛋黃?殼納米結(jié)構(gòu)，它可以吸收一定數(shù)量的水，在動(dòng)態(tài)水蒸氣中表現(xiàn)出快速(小于1 s)和可逆(≥100循環(huán))的熒光開啟?關(guān)和顏色變化響應(yīng)。這些響應(yīng)源于CsPbBr3向CsPb2Br5的水引發(fā)相變和MnO2殼層的結(jié)構(gòu)顏色變化。2）氧化物?鹵化物界面的電子和成鍵結(jié)構(gòu)的改變，蛋黃?殼層空腔內(nèi)的快速積水，以及氧化物殼層的保護(hù)作用，促進(jìn)了可逆轉(zhuǎn)化。蛋黃?殼納米結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特性在制備具有多重?zé)晒?結(jié)構(gòu)顏色響應(yīng)的圖案化薄膜方面得到了進(jìn)一步的展示，突出了它們?cè)诟呒?jí)防偽和加密方面的應(yīng)用潛力。
Zhi-Han Zuo, et al, Designing Yolk?Shell Nanostructures for Reversible Water-Vapor-Responsive DualMode Switching of Fluorescence and Structural Color, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c11092 https://doi.org/10.1021/acsnano.3c11092
