1. Nature Nanotech.：利用共价有机骨架单层膜促进渗透能发电

渗透能，也被称为“蓝色能源”，通过将不同盐浓度的溶液混合而成生，是一种巨大的、可持续的清洁能源。获得渗透能的效率主要由跨膜性能决定，而跨膜性能又取决于离子导电性和对正负离子的选择性。具有均匀孔和较高孔密度的原子或分子薄膜有望具备优异的离子渗透性和选择性，但目前仍未研究。在本项研究中，国家纳米科学中心唐智勇、李连山等人证明了，具有有序孔排列的共价有机骨架单层膜可以实现极低的膜电阻率和超高的离子电导率。

本文要点：

1）当用作渗透能发电装置时，这种膜在混合人工海水和河流水时产生了超过200 W m⁻²的输出功率密度。这项工作开辟了具有原子精密结构的多孔单分子膜在渗透发电中的应用。

Jinlei Yang. et al. Advancing osmotic power generation by covalent organic framework monolayer. Nature Nanotechnology. 2022

DOI：10.1038/s41565-022-01110-7

https://doi.org/10.1038/s41565-022-01110-7

2. Nature Rev. Chem.：MXene 化学、电化学和储能应用

MXenes多样且可调节的表面和体相化学特性赋予其重要且独特的性质，可用于储能设备的许多组件。MXenes 在电池和超级电容器中提供多种功能，包括双层和氧化还原型离子存储、离子转移调节、空间位阻、离子再分布、电催化剂、电沉积基底等。它们已被用于提高电极、电解质和隔膜的稳定性和性能。近日，香港城市大学支春义，德雷克塞尔大学Yury Gogotsi等对MXene 化学、电化学和储能应用进行了总结。

本文要点：

1）作者讨论了MXene 以及它们如何参与到电极、电解质、隔膜、金属/无金属阳极和储能设备中的功能添加剂中，它们的特性与其化学相关。

2）作者讨论了体相和表面化学使 MXene 组件在储能设备中发挥作用的机制，并强调了潜在的化学性质-功能关系，这有助于制定先进 MXene 组件的设计标准。

3）最后，作者讨论了从实验室到市场最大化 MXene 组件的实际性能的当前趋势、局限性和未来前景。

Xinliang Li, et al. MXene chemistry, electrochemistry and energy storage applications. Nat. Rev. Chem., 2022

DOI: 10.1038/s41570-022-00384-8

https://www.nature.com/articles/s41570-022-00384-8

3. Nature Nanotech.: 坚固全有机保护层助力高倍率高容量锂金属负极

由不稳定且异质锂负极-电解质界面导致的不受控枝晶生长和低循环效率等问题严重制约了金属锂负极的实用化发展进程。近日，中山大学吴丁财和刘绍鸿等借助全有机界面保护层实现了金属锂负极无枝晶的稳定工作。

本文要点：

1）这种新型的全有机人工保护层的关键是使用聚（低聚（乙二醇）甲醚甲基丙烯酸酯）接枝、超交联的聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS-g-PEGMA）纳米球作为多孔纳米填料来增强单离子导电锂化Nafion（LN）膜。得益于刚性超交联骨架，超交联聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS）内芯可大幅提高LN膜的机械稳定性，而高度多孔的聚合物结构则使得人工保护层具有较轻的质量以及足够的离子扩散通道。

2）此外，多毛的聚（低聚（乙二醇）甲醚-甲基丙烯酸甲酯）（PEGMA）链有利于xPCMS-g-PEGMA纳米填料与LN的均匀复合，LN聚合物赋予保护层良好的结构完整性，这可以促进具有高Li⁺转移数的均匀有效Li⁺扩散。因此，这种xPCMS-g-PEGMA/LN保护的锂负极能够在对称电池中在10mA/cm²的超高电流密度下实现均匀的锂沉积与剥离长达9100 h（>1 年）。值得注意的是，即便在10mA/cm²的超高电流密度和10mAh/cm²的超高容量下该负极也可以实现史无前例的超过2800 h的稳定工作。当与高负载正极匹配时配对时（xPCMS-g-PEGMA/LN保护的薄锂负极（~10 mAh/cm²） 与空白锂电池相比电池的稳定性也有很大提高。

Shimei Li et al, A robust all-organic protective layer towards ultrahigh-rate and large-capacity Li metal anodes, Nature Nanotechnology, 2022

DOI: 10.1038/s41565-022-01107-2

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01107-2

4. Nature Energy: 用于低温高功率密度水系氧化还原液流电池的杂多酸负极电解液

水溶液液流电池在低温下的正常工作常常受到氧化还原活性物种溶解度低、电解液冻结以及反应动力学迟缓等因素的干扰。近日，香港中文大学卢怡君等报道了一种基于多电子的杂多酸（H₆P₂W₁₈O₆₂,HPWO）负极电解液能使得水溶液液流电池在低温下稳定工作。

本文要点：

1）研究人员新报道的这种杂多酸负极电解液具有快速的氧化还原动力学、低凝固点以及高电子溶解性等优势。该电解液中的离域电子和完全氧化态的W元素使其在不发生任何结构变化的情况下即可进行快速的六电子氧化还原反应，其室温下电荷转移速率常数高达6.8*10^-3cm/s。

2）多金属氧酸盐（P₂W₁₈O₆₂^6-）中的质子保证其在室温和低温下相比其他阳离子（如Li⁺/K⁺/Na⁺等）都具有更高的溶解度，这是因为H⁺的强溶剂化壳层能够防止沉淀反应的发生。在这种高溶解度和Grotthuss传导机制的作用下，杂多酸负极电解液具有最低的凝固点和最高的离子电导率。上述优势使得基于HPWO的全钒液流电池能够在-20摄氏度的低温下在160mA/cm²的电流密度下实现高达79.6Ah/L_电解液打的高容量。

Fei Ai et al, Heteropoly acid negolytes for high-power-density aqueous redox flow batteries at low temperatures, Nature Energy, 2022

DOI: 10.1038/s41560-022-01011-y

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01011-y

5. Nature Commun.：Cd-CdCl₂核壳纳米粒子熟化机理

理解纳米材料的纳米结构熟化机理有助于理解纳米材料的生长过程和应用前景，但是目前人们难以直接从观测溶液中的纳米结构熟化过程。有鉴于此，劳伦斯伯克利国家实验室Haimei Zheng等报道通过液体池TEM进行原位原子分辨成像表征，观测Cd-CdCl₂核壳结构纳米粒子的缺陷介导熟化过程。

本文要点：

1)熟化过程首先通过不完整CdCl₂壳的溶解，随后暴露于溶液的内核Cd开始被刻蚀。

2)生成纳米粒子的过程。通过在壳上形成裂纹缺陷、随后离子扩散，生成新纳米粒子。随后通过裂纹缺陷愈合，得到晶化核壳纳米粒子。通过CdCl₂壳中的裂纹缺陷的生成与愈合，同时伴随着壳结构的畸变和晶化，从而实现溶液Cd-CdCl₂核壳纳米粒子的熟化。

Zhang, Q., Peng, X., Nie, Y. et al. Defect-mediated ripening of core-shell nanostructures. Nat Commun 13, 2211 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-29847-8

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29847-8

6. Nature Commun.：BiOBr纳米片电荷传输动力学与光催化活性关系

构建内部电场对于分解水、CO₂还原等电荷有关的氧化还原反应实现高效率电荷分离至关重要。但是目前人们还缺乏对内部电场定量影响电荷传输动力学。有鉴于此，福州大学王心晨、喻志阳等报道通过电子显微表征技术，发现BiOBr纳米片的(001)/(200)晶面连接处由于两个连续的内建电场，导致光激发电子的不平衡聚集，通过金属助催化剂作为探针，发现光激发电子在还原性晶面上呈现Gaussian特征分布。

本文要点：

1)通过分析模型，验证光激发电荷呈Gaussian分布的原因，并且测试光激发电荷的扩散距离、电子的漂移距离。通过调节纳米片的尺寸或者调节内建电场有关的漂移距离，发现当纳米片的尺寸达到漂移距离的两倍，电荷分离效率和光催化活性达到最高。

2)这项工作通过电荷转移动力学，为精确构建高性能纳米粒子光催化剂提供了一种可靠方法。

Luo, Z., Ye, X., Zhang, S. et al. Unveiling the charge transfer dynamics steered by built-in electric fields in BiOBr photocatalysts. Nat Commun 13, 2230 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-29825-0

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29825-0

7. Sci. Adv.：碳纳米管石墨化聚结实现高性能碳纤维

理论考察结果显示，CNT纤维具有优异的强度，但是实际情况CNT的机械性能比理论结果更低。有鉴于此，为了在宏观尺度实现理论上的超高机械强度，西班牙马德里高等材料研究院（IMEDA）Juan J. Vilatela、韩国水原大学Seongwoo Ryu、韩国科学技术研究院（KIST）Bon-Cheol Ku等报道发展了一种碳纳米管通过聚结形成多维度纳米结构的方法，将均匀排列的单壁/双壁碳纳米管束通过石墨化导致纳米管发生坍塌、形成多层内壁结构。

本文要点：

1)这种纳米结构形成内部相互连接的密堆积石墨畴网络结构，表现接近完美的排列结构和非常高的纵向结晶度，因此提高碳纳米管之间的剪切强度，同时维持较好的柔韧性。

2)得到的纤维具有优异的抗拉强度（6.57 GPa），优异的模量（629 GPa），优异的导热性（482 W/m·K），优异的导电性（2.2 MS/m），性能突破了传统方法制备的碳纳米管纤维的极限。

Dongju Lee, et al, Ultrahigh strength, modulus, and conductivity of graphitic fibers by macromolecular coalescence, Sci Adv 2022, 8(16), eabn0939

DOI: 10.1126/sciadv.abn0939

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn0939

8. AM：适应肿瘤微环境的多肽水凝胶/纳米凝胶复合材料用于增强分子靶向抑制和免疫激活

目前，已有多种宏观/微观生物材料被开发以用于控制药物递送和实现对恶性肿瘤的联合治疗。然而，药物的负载比、释放顺序和时空分布的不确定性等问题严重阻碍了药物的协同治疗作用和临床应用。有鉴于此吉林大学孙天盟教授、中科院长春应化所丁建勋研究员和Di Li开发了一种由热敏水凝胶和活性氧(ROS)响应纳米凝胶所组成、可适应肿瘤微环境的复合材料，并将其用于实现药物的精确顺序释放，以增强分子靶向治疗和增强免疫激活。

本文要点：

1）实验将LY3200882(LY，一种选择性转化生长因子-β (TGF-β)抑制剂)包裹在对ROS响应的纳米凝胶中，并将雷戈非尼(REG)均匀分散在热敏水凝胶中而构建了Gel/(REG+NG/LY)。原位给药后，REG会优先从水凝胶中释放，以抑制肿瘤生长和促进的ROS生成，进而引发LY从纳米凝胶中的按需释放。研究表明，LY有助于阻止TGF-β升高诱导的肿瘤细胞上皮间充质转化和免疫逃逸。

2）在皮下和原位结直肠肿瘤小鼠模型中，Gel/(REG+NG/LY)可通过增加肿瘤内CD8⁺ T细胞的浸润和减少肿瘤相关巨噬细胞和髓样源抑制细胞的募集以有效地抑制肿瘤生长和肝转移，促进巨噬细胞从M2型向M1型极化，因此其在改善晚期癌症患者预后方面具有重要的应用潜力。

Zhongmin Li. et al. A Tumor Microenvironments-Adapted Polypeptide Hydrogel/Nanogel Composite Boosts Antitumor Molecularly Targeted Inhibition and Immunoactivation. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200449

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200449

9. AM：通过金属性阻塞表面态预测无机晶体表面催化位点

发展性能优异并且符合可持续发展前景的新型催化剂是工业化学过程的关键。这种问题需要人们对催化剂的起源深入理解，但是这仍存在着巨大挑战。有鉴于此，马克斯·普朗克固体化学物理研究所Claudia Felser、普林斯顿大学B. Andrei Bernevig、中科院宁波材料技术与工程研究所李国伟等报道一种新型方法，能够鉴定具有金属表面态的阻塞绝缘体OAIs(obstructed atomic insulator)材料催化活性位点。观测发现的阻塞Wannier电荷中心通过对称性效应被钉扎在一些空Wyckoff位点，因此存在这种位点的表面形成金属性阻塞表面态OSSs（metallic obstructed surface states）。

本文要点：

1)提出并且验证这种OSSs是材料的催化活性位点。分别在2H-MoTe₂、1T′-MoTe₂、NiPS₃几种体相单晶材料验证，能够与计算结果相符。这项工作说明，仅仅通过考察材料的对称性和OWCC数目，能够鉴定高活性催化剂。

2)通过这种方法对34013种拓扑平凡绝缘体材料进行考察，鉴定其中1788种独特的阻塞绝缘体OAIs，其中的465种是具有前景的高性能催化剂。通过这个方法能够用于搜索一系列异相氧化还原反应的催化剂。

Guowei Li, et al, Obstructed surface states as the descriptor for predicting catalytic active sites in inorganic crystalline materials, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202201328

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202201328

10. AM：三酶集成的NIR-II等离激元MOF用于实现酶级联反应和三模态肿瘤治疗

中南大学李明教授开发了一种三酶级联系统plasEnMOFs，其能够有效地消耗肿瘤内的葡萄糖并产生活性氧(ROS)，以用于实现与饥饿治疗和化学动力学治疗(CDT)相结合的等离激元热疗(PHT)。

本文要点：

1）研究表明，NIR-II等离激元光热效应能够增强葡萄糖的消耗和ROS的生成。此外，ZIF-8 MOFs的封装保护也可以改善天然酶的化学和热耐受性。

2）通过整合酶级联反应和NIR-II光热效应，该plasEnMOFs可通过饥饿/CDT/PHT联合治疗以对4T1异种移植肿瘤表现出优异的治疗效果。综上所述，这项工作充分证明了将天然酶级联系统与等离激元MOFs相集成的策略在实现高效的酶促肿瘤治疗方面具有非常显著的优越性。

Guangzhi Zhou. et al. Near-infrared II plasmonic tri-enzyme integrated metal-organic frameworks with high-efficiency enzyme cascades for synergistic tri-modal oncotherapy. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200871

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202200871

11. AEM: V/Mn共集成实现高比能超寿命NASICON型储锌正极

水溶液锌离子电池由于相比传统储能体系具备原料高丰度、低成本、高安全性、环境友好等优势而备受关注。开发具有高比能长寿命的正极材料对于实现水溶液锌离子电池的实际应用至关重要。近日，东南大学胡林峰等将V元素和Mn元素同时集成到NASICON型正极材料中，借助两种元素的氧化还原行为实现了对Zn²⁺的高效可逆储存。

本文要点：

1）研究人员考虑到NASICON型正极材料通常电子电导率较低，因而通过简单的溶胶-凝胶法及后续的750摄氏度氩气氛围下煅烧制备了石墨烯包覆的Na₄VMn(PO₄)₃   (NVMP@GN)复合正极材料。在0.1A/g的电流密度下NVMP@GN正极表现出高达254.3mAh/g的可逆比容量，其平均放电电压约为1.3V。这对应着高达309.7Wh/kg的能量密度和121.6W/kg的功率密度。

2）研究人员揭示了在Zn²⁺存储过程中NVMP@GN复合正极材料经历的NASICON相变过程以及对应的两步V⁴⁺/V³⁺和Mn³⁺/Mn²⁺电荷转移，这对于该材料实现高容量和高能量密度起到了重要作用。此外，石墨烯包覆还使得Zn²⁺扩散动力学以及电子传导过程显著加快。

Zeyi Wu et al, Simultaneous Incorporation of V and Mn Element into Polyanionic NASICON for High Energy-Density and Long-Lifespan Zn-Ion Storage, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200654

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200654?af=R

12. AEM: 抗氧化聚离子液体电解质实现4V和5V级固态锂金属电池

用于固态电池的聚合物固态电解质通常存在着离子电导率比较低、氧化稳定性较差等问题。近日，瑞士联邦材料科学与技术研究所Chengyin Fu等利用离子液体聚合物以及离子液体增塑剂实现了兼备高离子电导和高抗氧化能力的聚合物固态电解质。

本文要点：

1）研究人员以聚（二烯丙基二甲基铵）双（氟磺酰）酰亚胺（PDADMAFSI）作为聚合物基质，以N-丁基-N-甲基吡咯烷基双（三氟甲基磺酰）酰亚胺（PYR₁₃FSI）作为增塑剂并以LiFSI作为锂盐制备了这种聚离子液体电解质。之所以选择PDADMAFSI和PYR₁₃FSI是因为它们具有出色的化学稳定性和较宽的电化学稳定窗口。

2)相比传统的具有锂离子配位能力的聚合物基质来说，带正电荷的PDADMA⁺链段能够降低Li⁺与聚合物的配位能力，从而实现高离子迁移数。LiFSI则能够降低Li⁺与FSI^-阴离子之间的结合能并能够与金属锂负极接触时形成良好稳定的界面。因此，该聚合物电解质能够使得4.5V级NCM811正极和5V级LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极稳定工作。

Chengyin Fu et al, A Polymerized-Ionic-Liquid-Based Polymer Electrolyte with High Oxidative Stability for 4 and 5 V Class Solid-State Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200412

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200412?af=R