1. Chem. Soc. Rev.：用于个性化医疗的压电纳米发电机

加州大学陈俊教授和西南交通大学杨维清教授对用于个性化医疗的压电纳米发电机相关研究进行了综述。

本文要点：

1）柔性压电纳米发电机在过去的十年内经历了快速的发展，并成为了一种先进的、可用于个性化医疗的技术基础。由于其具有高效的机电能量转换、易于实现和自供电等特性，这些设备能够在主动传感、电刺激疗法以及收集人体生物力学能量并将其传递给第三方动力装置等方面发挥重要作用。

2）作者在文中对用于个性化医疗的压电纳米发电机进行了全面的综述。首先，作者简要介绍了压电效应的基础物理科学，系统地讨论了材料工程策略、器件结构设计以及以人体为中心的能量收集、传感和治疗应用；此外，作者也详细介绍了利用压电纳米发电机进行自供电生物电子和个性化医疗所面临的挑战和发展机遇。

Weili Deng. et al. Piezoelectric nanogenerators for personalized healthcare. Chemical Society Reviews. 2022

DOI: 10.1039/d1cs00858g

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs00858g

2. EES：主客体分子相互作用促进精确设计的导电金属有机骨架上的尿素电合成

高选择性电催化活化N₂和CO₂通过C-N偶联反应合成尿素是一种极具挑战性的反应，反应分子的化学吸附和偶联能力很大程度上阻碍了该反应的进行。近日，中国科学院过程工程研究所张锁江院士，张光晋研究员报道了一种具有良好导电性的金属-有机骨架，Co-PMDA-2-mbIM可以在常温下用于电催化N₂和CO₂还原为尿素。令人印象深刻的是，它实现了最高的尿素选择性，FE为48.97%，在-0.5 V下的尿素产率为14.47 mmol h-1 g^-1。

本文要点：

1）研究人员进行了综合分析，包括证明主客体相互作用的存在，阐明了内部电子转移，揭示了自旋态的调节，证实了尿素的电合成过程发生在局部亲电的CoO₆八面体和亲核的2-mbIM客体分子区域。

2）静电相互作用实现了惰性气体分子的定向吸附和活化，以产生所需的*N=N*和CO中间体。随后，中间自旋态Co⁴⁺（t_2g⁴e_g¹）的空e_g轨道可以接收*N=N*的σ电子，这保证了卡宾的特征CO直接与*N=N*中间体偶联，通过独特的σ轨道羰化策略生成所需的*NCON*尿素前体。

实验和发现为高效电合成尿素提供了对导电金属-有机骨架中不同的主客体相互作用的全面理解。

Menglei Yuan, et al, Host-Guest Molecular Interaction Promoted Urea Electrosynthesis over Precisely Designed Conductive Metal-Organic Frameworks, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE03918K

https://doi.org/10.1039/D1EE03918K

3. EES：单原子MoS₂催化剂中活性中心的动态配位转化用于促进OER

开发低成本、高效的析氧反应（OER）电催化剂是提高水分解反应效率的关键。尽管MoS₂是一种很有前途的OER电催化剂，但由于其对氧化中间体OH*和OOH*的弱吸附，其OER活性比较差。近日，中科院上硅所刘建军研究员，北京理工大学Yao Zhou提出了一种设计3d-TM-O_x（x=3，6；TM：过渡金属）单原子催化中心的策略，通过从[TMO₆]到[TMO₃]的前所未有的动态配位转换来实现高OER催化活性。

本文要点：

1）通过第一性原理计算和分子动力学模拟，研究人员预测了共掺杂具有六配位TM（TM=Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe和Co）和三配位TM（TM=Ni，Cu和Zn）结构的六个MoS₂氧原子（3d-TMO₆@MoS₂）的3d过渡金属原子（3d-TM）。计算结果表明，随着氧化中间体的接近，这些六配位的TM被诱导转变为四配位结构。动态单原子催化机理使活性中心及其特定轨道（A’₁）暴露于吸附效应，有利于加强氧化中间体的吸附，提高OER催化活性。

2）对比计算表明，TMO₆@MoS₂（TM=Fe，Mn和Co）物种对OER具有比基准IrO₂更出色的电催化活性。实验拉曼光谱表明，FeO₆@MoS₂在OER过程中经历了从[TMO₆]到[TMO₃]的配位转变。此外，在电流密度为10 mA cm^-2时，0.18 V的低过电位和良好的结构稳定性与计算预测相一致。

本研究对深入理解过渡金属二硫属化物的单原子催化结构和调节单原子中心的催化活性具有重要意义。

Nian Ran, et al, Dynamic Coordination Transformation of Active Site in Single-Atom MoS₂ Catalyst for Boosted Oxygen Evolution Catalysis, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE02750F

https://doi.org/10.1039/D1EE02750F

4. EES：一种原子分散的单一Ni位点催化剂用于工业级电流密度下的高效CO₂电还原

嵌入在部分石墨化碳中的原子分散和氮配位的单一Ni中心（即NiN_x）已成为用于CO₂电还原（CO₂RR）为CO高效催化剂。然而，控制整体催化CO₂RR的外在和内在因素背后仍有许多谜团。近日，纽约州立大学布法罗分校武刚教授，，Yuguang C. Li，匹兹堡大学Guofeng Wang，俄勒冈州立大学冯振兴教授以Ni-N-C模型催化剂为基础，系统地研究了NiN_x中心在热活化过程中的结构演变以及其他关键外部因素(如碳颗粒大小和Ni含量)，设计了一种高性能的单一Ni位点催化剂。

本文要点：

1）Ni-N-C催化剂中的N配位、金属-N键长和碳平面的热起皱显著地依赖于热温度。密度泛函理论(DFT)计算表明，压缩应变NiN₄位点上Ni-N键的缩短可以本质上提高Ni-N-C催化剂的CO₂RR活性和选择性。

2）值得注意的是，在较高温度(例如，1200 °C)下形成的NiN₃活性中心本质上比NiN₄更具活性，这为通过稳定密度更高的NiN₃位点来设计高活性催化剂提供了新的机会。研究人员还研究了碳粒大小和Ni负载量等形态因素对最终催化剂的结构和性能的影响。

3）值得注意的是，催化剂在工业流动槽电解槽上的应用表现出了令人印象深刻的CO生成性能，CO的电流密度高达726 mA cm^-2，CO的法拉第效率超过90%，是性能最佳的CO₂RR为CO的催化剂之一。

Yi Li, et al, Atomically Dispersed Single Ni Site Catalysts for High-Efficiency CO₂ Electroreduction at Industrial‐Level Current Densities, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE00318J

https://doi.org/10.1039/D2EE00318J

5. Angew：一种镍/铜共催化的醛亚胺酯的不对称苄基化反应

双金属催化在不对称合成中越来越受到关注。有鉴于此，上海交通大学的张万斌等研究人员，开发了一种镍/铜共催化的醛亚胺酯的不对称苄基化反应，用于对映选择性合成α-季碳氨基酸。

本文要点：

1）研究人员报道了首个不对称Ni/Cu共催化醛亚胺酯的苄基化反应。

2）利用该反应，团队合成了一系列苄基取代的α-季碳氨基酸，并具有高收率和高对映选择性（收率达90%，ee值99%）。

3）实验和理论计算结果表明，η³-苄基镍中间体的强亲电性是使反应在无碱条件下进行的关键。

4）在进一步研究中，团队应用该方法合成了细胞黏附抑制剂BIRT-377类似物，以及NK1受体拮抗剂PD154075和CCK-B受体拮抗剂CI-988的关键中间体。

Wanbin Zhang, et al. Nickel/Copper-Cocatalyzed Asymmetric Benzylation of Aldimine Esters for the Enantioselective Synthesis of α-Quaternary Amino Acids. Angewandte Chemie, 2022.

DOI：10.1002/anie.202203448

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203448

6. AM: 基于卤化物电解质的高稳定性全固态Li-Se电池

固态Li-S和Li-Se电池能够有效解决液态电解质带来的安全性相关问题和电化学不稳定的问题。然而，固态Li-S/Se电池的循环稳定性通常比较差，这是由于较高的界面阻抗以及固态电解质电化学稳定窗口较窄造成的。近日，加拿大西安大略大学孙学良教授等使用具有高离子电导率的Li₃HoCl₆电解质报道了一种高集成性的Li-Se固态电池。

本文要点：

1）由于Li₃HoCl₆卤化物固态电解质具有很高的离子电导率和很宽的电化学稳定窗口，因此研究人员揭示了Se电池在固态电解质条件下锂化和脱锂的本征热力学过程。在750周的电化学循环之后，该卤化物全固态Li-Se电池的可逆放电比容量仍然高达402mAh/g。

2）Li-Se电池系统的集成注重内在的化学稳定性，这比上述附加改性工艺具有优势。该工作的发现的机理和相应的影响丰富了对固态和固态Se则正极锂化/脱锂化机理的基本理解，这是设计具有可调特性的新型电池系统的关键步骤并可用于包括锂硫电池在内的广泛应用。

Xiaona Li et al, Highly stable halide electrolyte-based all-solid-state Li-Se batteries, Advanced Materials, 2022

DOI: 10.1002/adma.202200856

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200856?af=R

7. AM综述：有机多价金属离子电池的进展与挑战

有机多价金属离子电池由于能够有效结合有机电极和多价金属离子电池的优势而在储能器件中广受关注。然而，有机多价金属离子电池的发展受到了多种因素的阻碍，其研究与应用远远落后于有机碱金属离子电池。近日，华中科技大学王成亮等对近年来有机多价金属离子电池的发展进行了概括总结。 

本文要点：

1）文章首先分析了有机多价金属离子电池面临的挑战，然后详细讨论了能够有效解决这些挑战的策略。作者通过一些已经完成的工作作为范例来说明这些策略的可行性和有效性。

2）作为有机多价金属离子电池面临的一个特殊挑战，文章特别强调了目前对未定义电荷存储机制的理解，以深入理解结构-性能关系，指导未来高性能有机多价金属离子电极的设计。文章最后对有机多价金属离子电池的实际应用前景进行了展望。

Yuan Chen et al, Challenges and Perspectives of Organic Multivalent Metal-ion Batteries, Advanced Materials, 2022

DOI: 10.1002/adma.202200662

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200662?af=R

8. AM：酶工程共轭聚合物纳米平台用于可激活型伴随诊断和多阶段增强的协同治疗

伴随诊断(CDx)能够为精准医疗提供了关键信息。然而，目前的CDx多局限于体外实验，并不能实时准确地评估疾病进展和治疗反应。为了克服这一挑战，深圳大学黄鹏教授构建了一种葡萄糖氧化酶(GOx)工程共轭聚合物(聚苯胺，PANI)纳米平台(PANITG)，并将其用于可激活成像CDx和多阶段增强光热/饥饿协同治疗。

本文要点：

1）PANITG中包含（1）可由pH激活的共轭聚合物，其能够作为光热转换和光声(PA)信号发射单元；（2）GOx可作为癌症饥饿治疗诱导物以及H₂O₂和酸的生成物；（3）可由H₂O₂裂解的连接物作为GOx活性的开关。研究发现，PANITG在体内的PA成像和光热治疗能力会被酸性肿瘤微环境所激活，并会被GOx与葡萄糖之间的反应所进一步增强。

2）同时，光热效应也能够增强GOx的活性。实验表明，多阶段的增强协同治疗可以有效地消融肿瘤。此外，PANITG也能够在体内通过PA成像以显示肿瘤pH水平，其与光热治疗的效率和GOx在每个阶段的催化活性相关，进而能够实现CDx的实时激活。

Jiayingzi Wu. et al. Enzyme-Engineered Conjugated Polymer Nanoplatform for Activatable Companion Diagnostics and Multistage Augmented Synergistic Therapy. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200062

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200062

9. Nano Letters：大规模辐射冷却纤维基织物用于大气集水

由于人口增长、淡水资源有限和水污染等问题日益严峻，大气水收集（AWH）受到了人们极大的关注。然而，在开发高效、灵活、轻质且具有可扩展性的AWH材料方面仍然存在关键挑战。近日，普渡大学Xiulin Ruan，Tian Li报道了一种可扩展的、有效的、可持续的被动辐射冷却纤维素纤维网络用于AWH。

本文要点：

1）纤维素出色的被动辐射冷却能力使平均样品温度比环境温度低7.5°C，从而提高了夜间吸水量。此外，天然存在的亲水性纤维素纤维网络的分级结构使得纤维素、水和能量能够多尺度地协同作用。

2）在控制条件和自然条件下都表现出较高的收获能力。据估计，仅通过AWH，可以通过简单地在夜间向天空展开基于纤维素的织物来潜在地实现平均每年40 L/m²的水产量。此外，纤维素织物的便携性进一步扩大了AWH的范围。

3）随着对结合吸收和辐射冷却的优点的理解，进一步的材料优化可以以改善光学响应、机械性能和吸湿性为目标。未来的改进需要进一步提高红外发射率和降低太阳反射率。纤维网络可以重新设计，以减少宏观孔和更紧密包装的纤维，从而提高机械强度和可循环性。潜在的吸湿功能团可以结合到纤维素中，或者设计成纤维素衍生物，以获得更多的水分。

这种利用天然材料和节能集水机制(如辐射冷却和机械挤压)的方法有望实现以可持续、经济高效和可扩展的方式有效收集环境水。

Yun Zhang, et al, Atmospheric Water Harvesting by Large-Scale Radiative Cooling Cellulose-Based Fabric, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04143

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04143

10. Nano Letters：一种强韧、高取向、超隔热、集成梯度取向纳米结构的全纤维素海绵-气凝胶再生纤维

隔热纤维能有效调节人体温度，降低室内能耗。然而，设计基于生物质资源的集成海绵和气凝胶结构的超级隔热纤维仍然是一个挑战。近日，华南理工大学Dongdong Ye开发了一种流动辅助的动态物理和化学双重交联策略，利用微流控芯片连续制备具有异质结构的CGFs。

本文要点：

1）当预交联的纤维素芯流接触纤维素溶剂时，纤维素溶剂渗透芯流以形成分级的纤维素分布，当溶液通过凝固浴时，该纤维素分布在物理和化学双重交联反应期间被保留以形成具有分级孔隙率(致密芯和多孔壳)的纤维。

2）在系统地调节和模拟微流控芯片中的流动过程后，研究人员制备了具有可定制海绵厚度和优异机械性能的CGFs。CGFs和CGF织物在20到80 °C的宽温度范围内都表现出稳定的隔热性能，展示了利用用生物纤维制造轻质和高度隔热织物的巨大潜力。

这项工作提出了一种通过结合绿色化学、流体力学和材料科学来制造异质结构生物质纤维的新颖设计理念，有望为高性能纤维的开发提供一个平台。

Qihua Li, et al, Tough, Highly Oriented, Super Thermal Insulating Regenerated All Cellulose Sponge-Aerogel Fibers Integrating a Graded Aligned Nanostructure, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03943

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03943

11. ACS Nano：智能PdH@MnO₂纳米结构用于同步定向氢气递送和光学治疗

氢气治疗是一种新兴的治疗策略，其在抗癌医学领域中也引起了研究者的广泛关注。有研究表明，氢气(H₂)可以选择性地降低瘤内过表达的羟基自由基(•OH)，进而破坏氧化还原稳态，导致氧化还原应激和细胞损伤。然而，由于难以实现稳定的储氢和高效的供氢，因此氢气治疗的发展也面临着诸多的阻碍。此外，肿瘤微环境(TME)中氧气(O₂)的缺乏和光敏剂中电子-空穴分离效率低等问题也会严重限制光动力治疗(PDT)的疗效。有鉴于此，徐州医科大学高丰雷副教授和蒋冠副教授设计了一种智能的PdH@MnO₂/Ce6@HA(PHMCH)蛋黄壳纳米平台来克服这些挑战。

本文要点：

1）PdH四面体能够将钯(Pd)纳米材料具有的稳定的氢气存储性能、高光热转换效率以及近红外控制的氢气释放等能力相结合。随后，实验将窄带隙半导体二氧化锰(MnO₂)和光敏剂氯化e6 (Ce6)引入到PHMCH纳米平台中。辐照后，由于MnO₂和Ce6组成的非均质材料的能带边缘错开，因此可以有效地促进电子空穴分离，增加单线态氧(¹O₂)的产生。

2）此外，MnO₂纳米壳层也能够在TME中产生O₂，改善乏氧，进一步改善对O₂依赖的PDT疗效。研究表明，透明质酸修饰的PHMCH纳米平台具有极低的细胞毒性，可选择性地靶向CD44过表达的黑色素瘤细胞。综上所述，该研究表明将H₂介导的气体治疗与光热和增强型PDT相结合的协同抗肿瘤策略可以为实现气体介导的癌症多模态诊疗提供新的借鉴。

Wandong Wang. et al. Smart PdH@MnO₂ Yolk−Shell Nanostructures for Spatiotemporally Synchronous Targeted Hydrogen Delivery and Oxygen-Elevated Phototherapy of Melanoma. ACS Nano. 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c10450

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10450

12. ACS Nano：用于超声导入的可伸缩电子面罩

中国科学院力学研究所苏业旺团队开发了一种可伸缩电子面膜（SEFM），它集成了多种传感器和执行器，可作为面部护理平台。其中的一种SEFM可用于声导入，促进药物面罩的递送效果。

本文要点：

1）为了克服这些技术难题，在这项研究中研究者采用了多种方法：如设计了由两个平坦的半面部分连接的硅胶层，并采用了单面软压(SSSP)封装技术。这些技术手段也可以推广到其他可伸缩电子产品的设计和制造中。

2）研究者通过元素分析及实验手段进一步验证了SEFM的力学、热学、电学和超声特性，并在动物实验中证明SEFM具有促进透明质酸递送的作用。此外，人体面部实验结果证实SEFM可使皮肤水分含量提高20%。

Shuang Li. et al. Stretchable Electronic Facial Masks for Sonophoresis. ACS Nano. 2022

DOI：10.1021/acsnano.1c11181

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11181