1. Nature Chemistry（亮点）：光催化剂的失活与重生
生物光合成体系中的分子能够通过酶修复过程实现维持长期光合作用功能，但是这种通过生物灵感设计的包含光合成中心、桥连配体、催化中心的工光合作用结构在其中单独的结构模块被破坏后，整个催化结构无法保持稳定并且将分解，这阻碍了光催化整体结构的功能性和操作能性能。目前，乌尔姆大学Sven Rau、耶拿大学Benjamin Dietzek-Ivanšić等报道发现光催化结构的桥连配体由于氢化导致光生电子无法从光活性中心位点转移到催化活性中心位点，这是导致催化活性衰减的主要原因。并且进一步发展了光催化中心位点活化单线态O2从而将氧化的桥连结构脱氢，从而恢复光催化制氢性能。俄亥俄州立大学Claudia Turro对该研究进行总结，对研究的意义进行评述。
本文要点：
1)作者发现制氢光催化体系能够通过单线态O2分子修复，从而实现能够长期工作的光催化体系。首先构建了由Ru(II)光吸收结构、Pt(II)催化剂、桥连结构相连的光催化制氢分子体系。这个体系的一个缺陷是因为其中一个或者多个组分在长期光照条件工作后发生降解。
2)这个光催化分子体系中生成一分子H2需要两个质子和两个电子，这个过程需要光吸收单元恢复并且产生第二个电子，通过桥连结构将第二个电子转移，该电子通过供电子三乙胺分子提供，通过两个电子导致Pt(II)还原为Pt(0)，随后在质子存在条件中生成H-H化学键，生成H2。作者发现桥连结构在催化制氢反应起到重要作用，并且通过光谱、化学还原、电子吸附、原位瞬态吸收等研究，发现tpphz桥连结构被还原，随后在连续的光照条件发生质子化生成Ru-(tpphzH·)-PtI2结构，该结果是催化反应的中间体。伴随着光催化反应过程延长，发现生成没有光催化活性的结构Ru-(tpphzH2)-PtI2。随后作者发现，当催化剂还原为Ru-(tpphzH2)-PtI2结构，当暴露于氧气气氛中，催化活性失活结构重新脱氢生成具有催化活性的结构Ru-(tpphz)-PtI2，但是重新恢复的时间长达10天。作者发现，通过光照处理乙腈溶剂Ru-(tpphz)-PtI2的O2，生成单线态O2的速率显著提高，在1 min左右就能恢复催化剂的结构。这种通过单线态O2分子修复光催化剂的方法为人工光合制备清洁能源提供方法。
Claudia Turro, Fixing photocatalysts, Nature Chem 2022, 14, 482-488
DOI:10.1038/s41557-022-00939-8
https://www.nature.com/articles/s41557-022-00939-8
2. Nature Commun.：原子掺杂Fe的MoO2上的亚纳米铜团簇用于将呋喃甲醛升级为航空生物燃料
单团簇催化剂因其可修饰的单团簇位点和载体而被认为是用于多相催化中的多功能促进剂。近日，华南理工大学李映伟教授，Ruiqi Fang报道了将亚纳米铜（Cu）团簇分散在铁掺杂的MoO2载体上，用于生物质衍生的呋喃甲醛增值化。
本文要点：
1）系统表征表明，Fe原子掺杂的MoO2纳米晶（Cu4/Fe0.3Mo0.7O2@C）均匀地锚定着均匀的Cu团簇（平均由四个Cu原子组成）。Fe在MoO2中的原子掺杂显著改变了电子结构，从而导致了负载型Cu团簇内部的电荷重新分布。
2）实验结果显示，制备的Cu4/Fe0.3Mo0.7O2@C催化剂对呋喃甲醛与C3~C10伯醇/仲醇的氧化偶联生成C8~C15醛/酮（航空生物燃料中间体）的催化性能优于传统制备的催化剂。
3）研究人员通过密度泛函理论（DFT）计算和对照实验进一步解释了Cu4/Fe0.3Mo0.7O2@C在氧化偶联反应中的结构和组成优势，阐明了反应途径和相关中间体。
Zhao, X., Wang, F., Kong, X. et al. Subnanometric Cu clusters on atomically Fe-doped MoO2 for furfural upgrading to aviation biofuels. Nat Commun 13, 2591 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-30345-0
https://doi.org/10.1038/s41467-022-30345-0
3. Nature Commun.：20 kDa 超氟化金纳米团簇的高分辨率晶体结构
原子级精确纳米团簇的结晶有助于阐明团簇内和团簇间的堆积模式，并且可以对所得高纯度结晶材料进行应用，受到越来越多的关注。近日，米兰理工大学Giancarlo Terraneo，Pierangelo Metrangolo，Valentina Dichiarante等报告了超氟化 20kDa 金纳米团簇的设计和单晶 X 射线结构。
本文要点：
1）该团簇的 Au25 核被多支化的高度氟化硫醇 (SF27) 壳包覆，具有近 500 个氟原子，即 ( [Au25(SF27)18]0)。其显示出类似分子的光吸收，以及在氟相中可转换的溶解度。
2）X 射线分析和计算研究揭示了团簇内和团簇间 F···F 接触在驱动 [Au25(SF27)18]0 晶体堆积和稳定方面的关键作用，突出了多支化氟化硫醇赋予原子级精确纳米团簇显著结晶行为的能力。
Claudia Pigliacelli, et al. High-resolution crystal structure of a 20 kDa superfluorinated gold nanocluster. Nat. Commun., 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-29966-2
https://doi.org/10.1038/s41467-022-29966-2
4. Nature Commun.：Pd1/TiO2单原子催化剂用于乙炔的光热半加氢
乙烯中乙炔的半加氢是乙烯提纯的关键工业过程。负载型钯（Pd）催化剂因其优异的内在活性而备受关注，但往往存在选择性低的问题。而Pd单原子催化剂（SACs）虽然有望显著提高选择性，但活性仍有待提高，此外，Pd SACs的可行制备仍然是一个巨大的挑战。
基于此，中科院大连化物所乔波涛研究员，李仁贵研究员采用了一种简单而通用的方法来显著提高Pd/TiO2催化剂在乙炔半加氢反应中的选择性，即根据它们不同的金属-载体相互作用（SMSI）发生条件选择性地包裹共存的少量Pd簇/NP来构建Pd1/TiO2 SACs。此外，将光热催化应用于该过程，获得了较高的催化活性：在光热催化条件下，可以在低于70℃的条件下，实现乙炔的半加氢反应。
本文要点：
1）首先采用球磨法制备了Pd/TiO2光催化剂，这种方法基于所谓的“前驱体稀释”策略，同时提出了更实用的方法，如强静电吸附(SEA)，甚至浸渍方法。得到的Pd/TiO2光催化剂分别在200和600 ℃下还原，分别记为Pd/TiO2-200H和Pd/TiO2-600H。作为对比，Pd/TiO2-600H催化剂在300 ℃下用10vol%O2再次氧化，记为Pd/TiO2-600H-O300。此外，还制备了纯金红石型负载型催化剂，并用类似的方法进行了测试。
2）高倍率高角环形暗场（HAADF）STEM图像显示，所有催化剂上都存在相对较高密度的Pd单原子。详细的研究结合密度泛函理论（DFT）计算表明，光诱导电子从TiO2转移到邻近的Pd物种促进了乙炔的活化，从而有利于反应过程。
本工作为乙炔半加氢反应的催化性能调控提供了一种有前景的策略，也可能为光热催化选择加氢反应开辟一扇新的窗口。
Yalin Guo, et al, Photo-thermo semi-hydrogenation of acetylene on Pd1/TiO2 single-atom catalyst, Nat Commun 13, 2591 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-30291-x
https://doi.org/10.1038/s41467-022-30291-x
5. Angew：黑磷量子点锚定在掺铁W18O49纳米线上用于高效光催化固氮
氨（NH3）是生产化肥、塑料和其他化学品的重要原料，也被认为是理想的储氢载体。因此，探索一条环境友好的合成氨路线来替代传统的生产工艺具有重要意义。在众多的候选技术中，利用丰富的太阳能在常温下由氮气和水合成NH3被认为是一种很有前途的方法。然而，已报道的大多数光催化剂用于氮还原（NRR）的转化率相对较低，主要是电荷复合严重，对氮气的化学吸附较弱，N-N三键解离困难。
近日，中科院兰州化物所毕迎普研究员报道了黑磷量子点的表面锚定和W18O49纳米线中的体铁掺杂显著促进了光催化NRR。NH3生成速率可以达到187.6 6 μmol g-1 h-1，比原始的W18O49（18.9 μmol g-1 h-1）高出近一个数量级。
本文要点：
1）首先用试剂改进的溶剂热法制备了Fe掺杂的W18O49纳米线（Fe/ W18O49），然后在强力搅拌下将其与BPQD在水溶液中混合，形成P-Fe/W18O49光催化剂。作为对比，还制备了未掺杂Fe和BPQD的原始W18O49纳米线。
2）综合实验和密度泛函理论计算表明，Fe掺杂可以通过降低功函数和升高缺陷带(d带)中心来增强光生电子的还原能力。此外，表面锚定的BPQDs由于具有更高的吸附能和有利的W-P二聚体成键方式，可以促进N2的吸附/活化。
因此，表面BPQD锚定和体铁掺杂的协同作用显著提高了W18O49纳米线对NH3的光催化活性。
Guojun Dong, et al, Anchoring Black Phosphorus Quantum Dots on Fe-Doped W18O49 Nanowires for Efficient Photocatalytic Nitrogen Fixation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202204271
https://doi.org/10.1002/anie.202204271
6. Angew：一种能量密集、功能强大、坚固耐用的锌-二茂铁氧化还原液流电池
锌金属是一种低成本、高容量的负极材料，可用于开发高能量密度的水系氧化还原液流电池（RFBs）。然而，其在传统无机锌卤化物液流电池的储能应用主要受到卤化物正极电解质（例如溴）材料挑战的严重困扰，包括腐蚀、毒性和严重的穿梭等。近日，犹他州立大学T. Leo Liu报道了一种高能量密度、高稳定性的双极性化合物，Zn[Fc(SPr)2]，并将其用于Zn-有机AORFB。
本文要点：
1）研究发现，Zn[Fc(SPr)2]化合物的双极设计为液流电池带来了多项技术优势。首先，双极设计减轻了通常由不完美的离子选择性膜引起的氧化还原活性物质的交叉问题。第二，双极设计允许使用低成本、高导电性的多孔隔膜，这不仅会增加工作电流和功率密度，而且还会避免对昂贵的离子交换膜的需求。
2）在双流工作模式下，采用低成本多孔膜的双极Zn[Fc(SPr)2] AORFB的能量密度分别为10.1和20.2 Wh/L，高电流密度高达200 mA/cm2。同时，该系统提供了高达81.5%的能效，具有高达270.5 mW/cm2的功率密度，并在2000次充放电循环后保持了100%的容量，实现了迄今为止最稳定、能量最密集和最强大的AORFB。此外，在单流工作模式下，Zn[Fc(SPr)2] AORFB也在30.3 Wh/L的能量密度下提供稳定的循环。
Jian Luo, et al, An Energy Dense, Powerful, Robust Bipolar Zinc-Ferrocene Redox Flow Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202204030
https://doi.org/10.1002/anie.202204030
7. Nano Lett.：利用纳米孔光学定量病毒、细胞外囊泡和纳米颗粒
将纳米孔与光学方法相结合的策略可以被用于检测病毒颗粒。里昂大学Fabien Montel证明了流体动力学驱动和光学传感具有识别和量化生物样本中的病毒颗粒的能力。
本文要点：
1）实验开发了一种简单、快速的方法，只需对颗粒进行荧光标记，因此可以被广泛应用于多种病毒类型。
2）该系统能够在单颗粒水平实时运行，并可同时实现低浓度误差(4%)和检测限（采集时间60秒时为105颗粒/mL），并能够通过增加采集时间以实现更低的检测限。
Léa Chazot-Franguiadakis. et al. Optical Quantification by Nanopores of Viruses, Extracellular Vesicles, and Nanoparticles. Nano Letters. 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00253
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00253
8. AM：通过双层合并退火辅助叶片涂层的高性能有机太阳能模块
尽管旋涂法制备有机太阳能电池取得了令人鼓舞的进展，但有机太阳能电池仍然面临着巨大的挑战，即大面积模组的构造中多层堆叠的光敏层扩大加工的问题。浙江大学李昌治教授和刘志玺等人通过双层合并退火（BMA）辅助刀片涂层策略开发了高性能不透明和半透明有机太阳能组件。
本文要点：
1）在18.73 cm2的有效面积上分别实现了14.79%和12.01%的高效率，这代表迄今为止最好的有机太阳能微型组件。结果表明，BMA策略有效地解决了极性电荷传输层溶液和非极性体异质结混合物之间的去润湿问题，从而提高了薄膜覆盖率，以及多层光敏层的电子和电接触。
2）结果，在环境条件下涂覆的有机太阳能组件成功地保持了小面积电池在312倍面积放大后的高效率。总体而言，这项工作为在环境条件下制造高性能有机太阳能模块提供了一种简便有效的方法。
Fan, J.-Y., et al, High-Performance Organic Solar Modules via the Bilayer-Merged-Annealing Assisted Blading Coating. Adv. Mater..
https://doi.org/10.1002/adma.202110569
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202110569
9. AM综述：液体金属在生物诊疗领域的应用
液体金属作为一种新型生物材料，在生物安全性、高流动性、电/热导电性性能优异的优势，为包括药物传递、肿瘤诊疗、生物成像、生物传感等生物技术在内的应用提供机会。有鉴于此，武汉大学付磊、曾梦琪等报道总结讨论液体金属材料在生物医疗领域的优势与前景。
本文要点：
1)对微米/纳米、宏观的不同尺度的液体金属生物材料设计进行总结，从而深入理解液体金属的结构-性质关系，为优化液体金属的性能和应用提供机会。此外，对目前液体金属领域生物材料在生物医疗领域的发展进行总结，对目前液体金属在生物医疗领域面临的挑战和发展前景进行总结。
Luyang Wang, et al, Emerging Liquid Metal Biomaterials: From Design to Application, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202201956
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202201956
10. AEM：番茄红素提升钙钛矿电池性能
目前，钙钛矿太阳能电池（PSC）的光伏性能与钙钛矿中被破坏的缺陷密切相关，在实际条件下确保稳定性的正确方法仍存在争议。因此，预计天然、健康和低成本的添加剂不仅可以减少陷阱位点，还可以大大提高稳定性。吉林大学Donglei Zhou，Dali Liu以及Hongwei Song等人从西红柿中提取的天然抗氧化添加剂番茄红素被引入到PSC中。
本文要点：
1）结果表明，番茄红素可以钝化晶界，提高结晶度，降低陷阱密度，促进钙钛矿在室温下形成α相。结果，功率转换效率 (PCE) 从 20.57%显著提高到 23.62%，Jsc 和 Voc 大大提高。
2）此外，番茄红素可以消除光老化过程中由紫外线引起的自由基。目标器件显示出增强的疏水性、抗氧化性，表现出高 O2 稳定性，960 小时平均 PCE 为 91.2%，改善了紫外线稳定性和长期稳定性，3500 小时后平均 PCE 为 92.4%。3）这项工作提供了一种通过向天然植物学习来解决PSC器件中现有的效率和稳定性问题的策略，这为开发高效、稳定的环保型PSCs在工业化道路上铺平了道路。
Xinmeng Zhuang, et al. Learning From Plants: Lycopene Additive Passivation toward Efficient and “Fresh” Perovskite Solar Cells with Oxygen and Ultraviolet Resistance, AEM, 2022
DOI：10.1002/aenm.202200614
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202200614#
11. AEM：MXene衍生的电极助力钾离子全电池
钾离子电池（PIB）电极材料的开发对于推动其在下一代储能系统中的应用至关重要。尽管金属有机骨架（MOF）是一种很有吸引力的电极材料，但其在PIB中的性能仍然不尽如人意。MOF饱和配位上的低K+吸附能（ΔEa）可以解释其低吸附容量。近日，山东大学Hao Wu制备了一种V2CTx MXene衍生的MOF纳米片，并解锁了其中的部分节点，以增强其储钾性能。
本文要点：
1）TGA-MS用于解决NMD-MOF的解锁条件。密度泛函理论（DFT）计算表明，未锁定位置具有比原始位置显著提高的K+吸附能。因此，NMD-MOF表现出比MD-MOF高得多的容量。此外，由于完整的π共轭链段、主导的电容控制动力学和促进电荷转移，NMD-MOF获得了出色的倍率性能和循环稳定性。
2）此外，采用MD-KVO作为正极组装PIB，其具有与NMD-MOF负极具有良好的兼容性、良好的容量和较高的能量密度，在50 mA g−1时具有63 mA h g−1的令人鼓舞的容量，以及高能量(143Wh kg−1)和高功率密度(440 W kg−1)。因此，这种节点解锁策略为其他MOF基活性电极材料的先进储能开辟了道路。
Lanju Sun, et al, Homologous MXene-Derived Electrodes for Potassium-Ion Full Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200113
https://doi.org/10.1002/aenm.202200113
