1. Nature Commun.：石墨炔纳米孔气体分离膜
人们认为通过二维材料构建的纳米多孔膜可能实现优异的气体选择性传输能力和优异的气体渗透能力。有鉴于此，中科院化学所李玉良、厦门大学胡晟、曼彻斯特大学Andre K. Geim等报道多层二维石墨炔构建厚度~100 nm膜，对He等较轻的惰性气体快速的Knudsen型气体渗透现象，同时阻碍质量更重的惰性气体渗透。
本文要点：
1）通过同位素标记、液氮温度测试，发现这种看似矛盾的气体传输现象是因为高浓度的直通孔（straight-through holes，孔的密度达到~0.1 %）导致，较重的原子更容易吸附在孔壁上，因此阻碍较重原子的Knudsen流动。这项工作为研究纳米尺度气体传输机理提供机会。
2）在这项工作中，通过石墨炔构建纳米多孔膜，实现了快速的选择性气体穿透，通过同位素标记实验、液氮温度测试、二元混合气体分子实验，说明较重的气体与孔的相互作用是实现选择性渗透的关键。
Zhou, Z., Tan, Y., Yang, Q. et al. Gas permeation through graphdiyne-based nanoporous membranes. Nat Commun 13, 4031 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31779-2
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31779-2
2. Nature Commun：Co-TiO2二维亚纳米膜高效率污水降解
由于全球面临着淡水短缺和清洁水源的供应缺乏问题，因此需要发展高性能的水纯化与消毒去污技术，在各种材料中，异相催化剂是一种具有较高前景的解决方法。在催化领域，在低于纳米尺度的空间进行限域催化反应是个重要挑战性课题，因为难以在形成亚纳米尺寸的孔同时具有原子催化位点，同时需要保证孔内部的传质与反应物种的寿命之间能够匹配。
有鉴于此，清华大学张正华等报道通过Co掺杂的TiO2纳米片材料的4.6 Å二维层空间，实现了亚纳米空间限域催化降解污水，实现了未曾预料的污水污染物降解催化反应速率。
本文要点：
1）污水催化降解实验结果显示，对目标污染物的降解速率比目前性能最好的方法，降解速率提高5-7个数量级，在100 h连续降解过程中实现100 %的降解率。这种方法能够在<30 ms的保留时间实现~100 %污水降解效率，而且这种方法能够拓展到其他二维材料的组装膜。
2）这项工作为发展亚纳米限域催化提供机会，为实现高效率水纯化的高效率催化剂设计提供经验。
Chenchen Meng, et al, Angstrom-confined catalytic water purification within Co-TiOx laminar membrane nanochannels, Nature Commun, (2022) 13, 4010
DOI: 10.1038/s41467-022-31807-1
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31807-1
3. Nature Commun.：玻璃态普鲁士蓝MOF
普鲁士蓝类似物（PBAs）作为多孔配位聚合物/MOF，能够通过丰富的结构组成，实现各种各样的功能。但是PBA的结构发展目前局限在晶体材料，对于玻璃态的PBA还没有相关的研究报道。有鉴于此，京都大学Satoshi Horike等报道通过机械力学引起晶体材料转变为玻璃态的方法制备玻璃态PBAs材料，并且研究这种玻璃态的PBAs材料性质。
本文要点：
1）表征验证，晶体转变为玻璃态后，金属-配体-金属的连接结构得以保留，因此玻璃态PBAs仍具有骨架结构所决定的功能。晶体转变为玻璃态的过程中伴随着形成CN-缺陷位点，同时金属位点被还原。因此导致PBA重新晶化的过程形成增强的孔结构，而且进一步改善相互分离的可接触型的孔。发现，玻璃化的PBA材料机械稳定性与缺陷位点密度和间隙水分子有关。
2）这项研究展示了机械力学为发展没有液体状态的骨架材料玻璃态材料提供机会和可能。
Ma, N., Ohtani, R., Le, H.M. et al. Exploration of glassy state in Prussian blue analogues. Nat Commun 13, 4023 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31658-w
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31658-w
4. JACS：在精心设计的共轭聚合物/钙钛矿量子点界面上定制电荷分离用于光催化原子转移自由基聚合
与传统的有机配位体形成鲜明对比的是，能够产生稳定的金属卤化物钙钛矿纳米晶与共轭聚合物（CPs）紧密相连，有望在其界面定制电荷载流子动力学，对于这种独特的半导体、有机−无机纳米材料在光电子学中的应用至关重要。然而，目前关于这一点尚未得到进一步探索。
近日，佐治亚理工学院林志群教授首次报道了通过精确调节CP-配位的单分散钙钛矿QD中CP的长度以及钙钛矿QD的尺寸，在一系列精心设计的CP/钙钛矿QD界面上定制电荷分离，具有交错的II型能带排列。相关的快速电荷分离动力学反过来又使它们作为有效的光催化剂用于感兴趣的单体的有效的p-ATRP。值得注意的是，连接的CPs的长度和钙钛矿QD的大小对电荷分离动力学和p-ATRP有深刻的影响。
本文要点：
1）研究人员选择聚3-己基噻吩环(P3HT)和CsPbBr3作为模型CP和钙钛矿型QD。首先，通过利用一系列单分子、两亲性星形聚(丙烯酸)嵌段-聚(3-己基噻吩基)（记为PAA-b-P3HT）嵌段共聚物（每个嵌段的分子量可调）作为纳米反应器，制备了一系列P3HT连接的、均匀的直径和P3HT长度的CsPbBr3 QD。
2）不同分子量的PAA内部的亲水线圈状嵌段直接导致CsPbBr3 QD的生长，从而决定了它们的直径。另一方面，由于PAA-b-P3HT中PAA和P3HT嵌段之间的原始共价键，不同分子量的外疏水共轭P3HT嵌段作为表面配体紧密而牢固地拴在CsPbBr3 QD的表面。
3）结果，形成了大量P3HT连接的均匀的CsPbBr3 QD，表现出一系列对水、热、光和极性溶剂的良好稳定性，并在P3HT和CsPbBr3 QD之间产生了良好的交错的II型带对齐，以实现有效的电荷分离(在P3HT/CsPbBr3 QD的物理混合物中仅为0.31 ns，这意味着本征带间光致发光寿命减少了7倍)。
4）P3HT/CsPbBr3 QD具有显著的稳定性和高效的电荷分离特性，因此对多种单体的p-ATRP具有稳定和可控的反应动力学。因此，通过单分子星形嵌段共聚物策略能够构建CP-连接的单分散钙钛矿QD，并方便地调节两种成分的尺寸，以深究光学性质和电荷载流子动力学，这种能力将巩固这种独特类型的纳米材料在催化、光电子学、纳米技术和生物技术中的进步和效用，避免了与配体解离、绝缘小分子配体特性、不均匀形态和钙钛矿QD的大量过去工作中的相分离相关的一系列问题。
Shuang Liang, et al, Tailoring Charge Separation at Meticulously Engineered Conjugated Polymer/Perovskite Quantum Dot Interface for Photocatalyzing Atom Transfer Radical Polymerization, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04680
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04680
5. Angew：金属有机框架光子玻璃的高效直接超长全磷光
实现高效和超长的室温磷光（RTP）具有重要意义，但由于激发态寿命和光致发光量子产率（PLQY）之间的内在竞争，这仍然是一个挑战。近日，北京师范大学Dongpeng Yan等报道了一种新型透明透明金属有机框架 (MOF) 体相玻璃（Zn-DCI-glass 和 Cd-DCI-glass），它是通过自下而上的自组装策略制备的，在环境条件下表现出直接的超长全磷光（寿命：630.15 ms），PLQY 高达75% 和 58.4%。
本文要点：
1）这些宏观 MOFs 玻璃具有高杨氏模量和硬度，可提供刚性环境以减少非辐射跃迁并增强三重态激子。
2）光谱技术和理论计算表明，MOF 玻璃的光致发光直接来源于不同的三重激发态，表明其具有很强的颜色可调余辉发射能力。
3）作者进一步基于制备的高效和纯RTP MOF光子玻璃开发了信息存储和发光器件。
Bo Zhou, et al. Highly Efficient and Direct Ultralong All-Phosphorescence from Metal−Organic Framework Photonic Glasses. Angew. Chem. Int. Ed., 2022
DOI: 10.1002/anie.202208735
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202208735
6. Angew综述：电催化 CO2 还原反应的微环境工程
电催化CO2还原反应(eCO2RR)与可再生能源相结合以生产增值燃料和化学品是实现碳中和能源循环的重要策略，近年来引起了极大的关注。该领域之前的综述文章多关注eCO2RR的催化剂本身，近日，温州大学Shun Wang，Huile Jin，Zheng-Jun Wang，新加坡南洋理工大学Xin Wang等将注意力延伸到电催化中心周围的微环境这一特殊主题上，并全面概述了最近的研究进展。
本文要点：
1）作者根据与电催化活性位点相关的组分，即催化剂表面、底物、共反应物、电解质、膜和反应器，对微环境进行分类。
2）在大多数已报道文章的支持下，详细讨论了影响 eCO2RR 催化性能的相关因素，并提到了现有的挑战和潜在的解决方案。
3）还提出了eCO2RR未来研究方向的展望，包括不同微环境因素的整合，通过耦合碳捕获和转化向工业应用的扩展，以及产品的分离。
Jing-Jing Lv, et al. Microenvironment Engineering for the Electrocatalytic CO2 Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2022
DOI: 10.1002/anie.202207252
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207252
7. AM：原子单层Si9C15的实验实现
单层SixCy构成了一个重要的二维 (2D) 材料家族，预计具有蜂窝结构和明显的带隙。然而，由于其二元化学性质和缺乏具有层状结构的体相多晶型物，迄今为止，此类材料的制备一直具有挑战性。近日，中科院物理研究所高鸿钧，Geng Li，中国科学院大学Wu Zhou，Lizhi Zhang等报道了在Ru (0001)和Rh(111)衬底上合成原子单层Si9C15。
本文要点：
1）首先，在 Ru(0001) 或 Rh(111) 基底上生长石墨烯层。然后将硅原子蒸发到石墨烯表面，再进行高温退火以激活Si和石墨烯之间的反应，形成Si9C15 层。
2）扫描隧道显微镜 (STM)、X 射线光电子能谱 (XPS)、扫描透射电子显微镜 (STEM) 和密度泛函理论 (DFT) 计算的组合研究表明Si9C15的二维晶格是一种buckled蜂窝结构。
3）单层Si9C15显示出半导体行为，带隙约为 1.9 eV。此外，Si9C15晶格在暴露于环境条件后仍保持完整，表明其空气稳定性良好。
该工作扩展了二维材料库，并为未来的纳米电子学和纳米光子学研究提供了一个有前景的平台。
Zhao-Yan Gao, et al. Experimental Realization of Atomic Monolayer Si9C15. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202204779
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204779
8. AM：单晶钙钛矿p-n结纳米线阵列用于超灵敏光电检测
高灵敏光电探测器在现代光电集成电路中发挥着重要作用。由于其高效的载流子分离，构造p-n结已被证明是实现灵敏光电检测的一种特别有效的方法。基于有机-无机杂化钙钛矿的p-n结光电探测器结合了良好的光电性能和易加工性等优点，在实际应用中具有巨大的潜力。到目前为止，这些器件通常由多晶薄膜制成，其载流子传输效率较差，阻碍了其光响应性的进一步提高。近日，中科院化学所Yong Sheng Zhao，北京师范大学Fengqin Hu等报道了一种基于单晶钙钛矿 p-n 结纳米线阵列的超灵敏光电探测器。
本文要点：
1）单晶钙钛矿 p-n 结纳米线阵列不仅具有高结晶度，可实现有效的载流子传输，而且还形成了促进高效载流子分离的内置电场。
2）基于此，这些器件在 405 nm 至 635 nm 的宽光谱范围内表现出出色的光敏性，在 532 nm 处具有 2.65 × 102 A/W 的出色响应度。
该工作将为实际光电应用的高性能光电探测器的设计和构造提供新的见解。
Yuwei Guan, et al. Single-crystalline Perovskite p-n Junction Nanowire Arrays for Ultrasensitive Photodetection. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202203201
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203201
9. AM：超高多孔氧化镁微粒用于热能存储
持续的工业发展增加了对能源的需求。不可避免地，人们正在使用各种方法稳步推进能源的开发。与其发展一种新的能源，不如建立一个储存工业产生的废热的系统，作为一种有用的策略。其中，MgO/Mg(OH)2的水合脱水反应对环境友好，毒性和风险较低，储量大。因此，它是一种很有前景的蓄热系统候选者。近日，韩国亚洲大学Hak Ki Yu，成均馆大学Jae-Young Choi，Bum Jun Kim等报道了使用超高多孔颗粒来最大限度地提高纯MgO的储热效率。
本文要点：
1）作者通过低成本和可大量生产的溶液合成方法成功地合成了多孔 MgO 的起始材料。多孔MgO的表面积和孔隙率可以通过煅烧温度来控制。
2）由于其表面积大，获得的最大表面积MgO的蓄热率达到了理论值的90.3%，并且反应速率非常高。
3）此外，在填充和排空多孔区域时可能由反应之间的体积变化引起的结构坍塌备阻止，确保了循环稳定性。
作者认为多孔结构是克服金属氧化物材料热化学储存主要缺点的有前景的手段，所报道的超高多孔氧化镁微粒可用于构建生态友好型蓄热系统。
Youngho Kim, et al. Ultra-high porous MgO micro-particles for heat energy storage. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202204775
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204775
10. AM：三维铁电畴壁
铁电畴壁是准二维系统，对非易失性存储器、忆阻器技术和具有超小特征尺寸的电子元件的发展具有重要意义。例如，电场可以改变畴壁相对于自发极化的方向，并在电阻和导电状态之间切换，从而控制电流。然而，嵌入在 3D 材料中的畴壁并不是完全平坦的，并且可以形成网络，从而导致复杂的物理结构。近日，挪威科技大学Dennis Meier等结合聚焦离子束 (FIB)、扫描电子显微镜 (SEM) 和扫描探针显微镜 (SPM) 来解析铁电ErMnO3中的 3D 畴壁结构，同时以纳米级空间精度记录传输特性。
本文要点：
1）FIB-SEM 断层扫描数据将电子传导与单个实验中畴壁的局部方向相关联，并有助于揭示注入电流如何在 3D 畴壁网络中传播的实际计算。
2）通过断层显微技术和有限元建模结合研究，作者阐明了畴壁在体相中的贡献，并表明曲率效应对于局部传导到纳米级的重要性。
这些发现为电流在畴壁网络中的传播提供了见解，揭示了控制它的额外自由度，并为基于畴壁的技术的设计提供了定量指南。
Erik D. Roede, et al. The Third Dimension of Ferroelectric Domain Walls. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202202614
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202614
11. Nano Lett.：3D活性涂层制备的坚固、导电和高负载纤维形电极用于柔性储能设备
柔性电源对于实现便携式和可穿戴电子产品的广泛使用至关重要。近日，广西大学Zhi Qun Tian等通过 3D 活性涂层技术开发了一种制造纤维电极的简便通用策略，其将带有电极糊的步进注射器同步注射到旋转的导线上，这与没有集电器的传统直写 3D 打印不同。
本文要点：
1）通过根据一组推导方程调整关键工艺参数，可以准确有效地制造一系列具有不同涂层重量的电极。
2）所展示的纤维状Zn-MnO2电池在不锈钢线上具有14.9 mg cm-2的高商业ε-MnO2负载量，展现出108 mWh cm-3的能量密度；同时与商业多孔石墨烯的纤维状超级电容器表现出 142.9 F g–1 的高电容和弯曲 10,000 次循环的良好耐久性。
该工作在材料和用于柔性储能设备的纤维状电极之间架起了一座桥梁。
Xingxian Lan, et al. Robust, Conductive, and High Loading Fiber-Shaped Electrodes Fabricated by 3D Active Coating for Flexible Energy Storage Devices. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01290
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01290
12. ACS Nano：具有分层结构的氧化石墨烯复合材料
在自然界的演化过程中，许多动植物都进化出一种特殊的结构，分层结构，例如木材，骨头，海绵，外骨骼，珍珠壳等，均能观察到这种分层结构，它们的主要成分是脆性的，但整体却表现出非凡的强度与韧性。深入了解材料的分层结构对于开发工程材料具有重大的意义。
在已发表的研究中，已有使用各种材料来模拟制造珍珠壳层的尝试，例如，氧化铝，碳纳米管，石墨烯等。然而，大多数珍珠壳层仿生复合材料的研究都没有考虑到纳米级别的粗糙度对于材料性能的影响。近日，韩国高丽大学的Chang-Soo Han，Ju Yeon Woo等人报道了一种受珍珠壳启发的，分层结构仿生复合材料，其具有高强度和高韧性。
本文要点：
1）该工作首先将氧化石墨烯（GO）与交联剂共价结合形成复合材料，然后，对其进行粉碎，将其制成纳米颗粒，并将其引入GO分散体中，通过真空辅助自组装的方法制备具有分层结构的石墨烯复合材料，与原始石墨烯材料相比，具有分层结构的石墨烯机械强度得到了极大的提高。
2）该工作还进一步探究了该结构的强化机理，通过实验结果和理论分析，该工作发现，加入纳米填料的复合材料，在受到应力时，亚微米结构的滑动诱导界面增加了层间的粗糙度，同时，纳米颗粒之间，纳米颗粒与片层之间形成了强大的物理相互作用，增加片层滑动的阻力，进而提高了复合材料的强度和韧性。
Hee Min Yang，et al，Strong and Tough Nacre-Inspired Graphene Oxide Composite with Hierarchically Similar Structure，ACS Nano，2022
DOI：10.1021/acsnano.2c01667
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01667
