1. JACS：巴基碗表面重构提升倒置钙钛矿光伏性能

尽管具有多方面的优势，倒置钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的功率转换效率 (PCE) 仍然低于常规电池，这主要是由于化学、物理和能级不匹配引起的复合能量损失 (Eloss) ，特别是在钙钛矿和富勒烯电子传输层（ETL）之间的界面处。为了解决这个问题，北京大学深圳研究院杨世和和厦门大学谢素原院士等人介绍了一种在钙钛矿-ETL 界面分子分层的巴基碗（氨基心环烯）的碘化铵衍生物。

本文要点：

1）除了钝化富含PbI₂的钙钛矿表面外，氨基心环烯增强了垂直偶极子并增强了与ETL更相容的表面n型特征，从而提高了电子提取和传输动力学并抑制了界面损耗。

2）结果，冠军PSC实现了超过22%的出色PCE，与对照组设备 (~20%) 相比要好得多。此外，由于巴基碗对碘化物迁移的锁定以及由此产生的界面离子迁移屏障的增加，器件的稳定性显著提高。这项工作突出了巴基碗在钙钛矿多功能表面工程对高性能和稳定PSC的潜力。

Zhou Xing, et al. Surface Re-Engineering of Perovskites with Buckybowls to Boost the Inverted-Type Photovoltaics, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI：10.1021/jacs.2c05235

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05235

2. JACS：配体调控Co催化炔烃氢烷基化

炔烃的区域选择性氢烷基化反应能够从同一个炔烃出发合成烯烃的不同异构体，这种反应过程具有较大的价值，但是合成过程存在不小的挑战。有鉴于此，中国科学技术大学傅尧、陆熹等报道发现发现通过选择不同的配体，能够实现生成预测性的反应产物，当分别使用双恶唑啉（L1）、吡啶-恶唑啉（L8），反应中分别生成(E)-1,2-双官能团修饰的烯烃、1,1-双官能团修饰的烯烃。

本文要点：

1）当反应从端炔烃和烷基卤化物出发，实现了优异的E/Z立体选择性和区域选择性；当反应使用内炔烃作为反应物，生成三个官能团修饰的烯烃。

2）该反应表现广泛的端炔烃、内炔烃兼容性，对活化/惰性烷基卤化物兼容，具有较高的官能团兼容。

Yan Li, et al, Ligand-Controlled Cobalt-Catalyzed Regiodivergent Alkyne Hydroalkylation, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c06279

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c06279

3. JACS：表征界面低浓度Pt物种的NMR

目前人们需要发展能够表征材料表面的稀释表面分子物种的方法，通过这种表征方法能够用于发展设计Pt基异相催化剂，以及增强催化剂的性能。¹⁹⁵Pt ssNMR表征是一种比较理想的表征技术，因为¹⁹⁵Pt的各向同性化学位移和化学位移各向异性（CSA）对于局部化学环境和电子结构非常敏感，但是通常Pt在催化剂的表面位点结构非常复杂，特别是Pt的含量比较低（0.2-5 wt %），而且CSA效应导致¹⁹⁵Pt ssNMR信号变宽。

有鉴于此，爱荷华州立大学Aaron J. Rossini、苏黎世联邦理工学院Christophe Copéret、里昂第一大学Anne Lesage等报道一种ssNMR表征方法，这种方法中使用快速MAS和通过¹H或者³¹P核进行间接测试，能够快速的得到¹⁹⁵Pt MAS NMR光谱。这种方法能够在数分钟或者几个小时内对多种单个Pt物种修饰在SiO₂的样品（3-5 wt % Pt）得到高分辨率的宽带¹⁹⁵Pt MAS NMR光谱。

本文要点：

1）通过低功率的长寿命侧边选择性激发、同时将饱和脉冲引入t₁-噪声消除的偶极杂核多重量子相干，测试过程实现了优异的回波共振回波饱和脉冲双共振，或者J分辨度的脉冲序列。随后通过一系列1D NMR光谱对¹⁹⁵Pt NMR重建，分析¹⁹⁵Pt MAS NMR得到¹⁹⁵Pt的化学位移张量参数，通过零阶近似密度泛函理论计算能够很好的预测¹⁹⁵Pt CS参数张量，通过简单和可预测的轨道模型，能够将CS参数张量与Pt的电子结构、配位环境之间建立联系，这种方法为表征低浓度的Pt界面物种的电子结构和详细配位结构提供机会。

Amrit Venkatesh, et al, Molecular and Electronic Structure of Isolated Platinum Sites Enabled by the Expedient Measurement of ¹⁹⁵Pt Chemical Shift Anisotropy, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02300

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02300

4. JACS：非热plasma改善CO₂加氢反应机理研究

通过非热plasma方法增强CO₂加氢反应是一种具有前景的克服热催化反应局限性的方法，但是人们对催化剂表面由于NTP产生的活化物种仍没有定论。有鉴于此，北海道大学Shinya Furukawa、东京工业大学Tomohiro Nozaki等报道对Pd₂Ga/SiO₂合金催化剂在NTP活化CO₂加氢反应与热催化反应之间进行对比，研究NTP的催化机理。

本文要点：

1）发现热催化、NTP促进的催化反应，都实现了100 %的CO选择性。但是，与相同条件的热催化反应相比，通过NTP驱动CO₂催化反应的CO₂转化提高2倍，而且NTP方法能够打破反应的热力学平衡的局限。

2）NTP驱动催化反应机理。通过原位IR表征NTP活化物种和合金催化剂的表面，鉴定在NTP催化反应过程中催化剂的表面物种。在反应条件过程中通过原位XAS精细结构分析发现NTP导致催化剂不仅发生结构重组，而且能够排除通过加热方法激活催化剂的可能。

3）通过催化剂在CO₂加氢反应过程中进行原位表征，发现催化反应过程中振动激发CO₂得到显著的增强。实验研究结果与DFT计算结果之间相互符合，证实了振动激发CO₂分子能够直接与Pd催化位点的吸附氢之间反应，而且由于相邻的Ga位点导致促进反应过程生成甲酸。

通过DFT计算，推测单齿甲酸物种的主要的分解反应过程是plasma活化的氢物种导致。这项研究为发展高活性CO₂加氢催化剂、实现NTP辅助的电气化化学反应提供机会。

Dae-Yeong Kim, et al, Cooperative Catalysis of Vibrationally Excited CO₂ and Alloy Catalyst Breaks the Thermodynamic Equilibrium Limitation, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03764

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03764

5. JACS: 聚合物点作为 [FeFe]-氢化酶自组装和太阳能驱动氢演化的光敏膜囊泡

一种利用酶生产太阳能燃料的半人工光合作用方法依赖于有效的光敏剂，该光敏剂需要与酶活性相匹配并且具有长期稳定性。聚合物点 (Pdots) 是生物相容的光敏剂，在 pH=7 的条件下处于稳定状态，还具有易于修改的表面形态。因此，Pdots 可以被认为是驱动基于酶系统生成太阳能燃料的潜在光敏剂。鉴于此，乌普萨拉大学Gustav Berggren和Haining Tian等人详细介绍了由二元聚合物点和来自莱茵衣藻的 HydA1 [FeFe]-氢化酶组成的生物混合组件内的相互作用。

本文要点：

1）通过琼脂糖凝胶电泳、低温透射电子显微镜 (Cryo-TEM) 和低温电子断层扫描 (Cryo-ET) 证实了氢化酶直接附着在环形 Pdots 表面上。超快瞬态光谱技术用于表征光致激发和Pdots 内的电荷解离。该研究表明，异质结 Pdots 的供体-受体结构的实现导致有效的亚皮秒电荷分离，从而增强氢析出 (88460 μmol_H2·g_H2ase^-1·h^-1)。[FeFe]-氢化酶在Pdots 上的吸附产生了稳定的生物混合组装，在此氢气产生持续数天，同时氧化还原介质存在时可达到 37500 ± 1290 的 TON。

2）这项工作代表了结合聚合物纳米颗粒和酶的均质生物混合系统的一个例子。详细的光谱研究提供了对光收集、电荷分离和传输研究的理解，这对于构建效率超过自然和人工系统的半人工光合系统至关重要。

Mariia V. Pavliuk, et al. Polymer Dots as Photoactive Membrane Vesicles for [FeFe]-Hydrogenase Self-Assembly and Solar-Driven Hydrogen Evolution. J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI:doi.org/10.1021/jacs.2c03882

https://doi.org/10.1021/jacs.2c03882

6. JACS：非Pt族单原子ORR催化剂性能描述

目前人们通常使用经验性的合成-测试迭代方法发展非Pt族金属高活性ORR电催化剂。有鉴于此，达姆施塔特工业大学Ulrike I. Kramm、柏林工业大学Peter Strasser等报道通过基于非Pt族贵金属单金属ORR电催化剂的动力学描述符的反应活性动力学分布图能够用于来理解催化反应活性，而且有助于发展和设计高性能催化剂。这项方法的关键是分析氮配位单金属碳催化剂（MNC）的催化表面位点密度（SD）和催化转化数目（TOF），以及SD和TOF在控制ORR催化反应动力学参数过程起到的作用，并且通过SD-TOF给出二维反应活性图。

本文要点：

1）作者考察SD和块体催化剂的整体单金属位点总数目之间的关系，将其命名为催化反应位点的使用参数，因此能够给出优化MNC催化剂性能的指导因素参数。

2）通过两种不同N-和C-前驱体原料（Zn-咪唑、共价键连的聚苯胺）出发合成两套FeNC、CoNC、SnNC催化剂，从本征的动力学ORR参数和催化剂的结构、形貌、化学性质角度研究和比较催化活性。进一步的讨论合成的指导思想和如何进一步改善。这项研究方法能够扩展至其他类型的催化剂，而且可能用于在液体电解液燃料电池或者气体扩散流动相电池考察动力学性能。

Fang Luo, et al, Kinetic Diagnostics and Synthetic Design of Platinum Group Metal-Free Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction Using Reactivity Maps and Site Utilization Descriptors, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01594

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01594

7. AEM：用于高性能锂离子电池的新型Mo_1.5W_1.5Nb₁₄O₄₄负极材料的快充电性能

具有Wadsley-Roth相的Nb是很有前途的锂离子电池负极材料，但其固有的低导电性仍然严重限制了其倍率性能。近日，田纳西大学Sheng Dai采用离子热合成辅助掺杂的方法制备了一种新型的掺杂Mo_1.5W_1.5Nb₁₄O₄₄（MWNO）材料。

本文要点：

1）用中子粉末衍射仪和像差校正扫描电子显微镜对MWNO的晶体结构进行了详细表征，揭示了Mo⁶⁺掺杂完全占据了T1四面体晶位。而在半电池中，MWNO表现出增强的快充电性能。

2）研究人员通过紫外-可见漫反射光谱、密度泛函理论(DFT)计算和电化学阻抗谱研究了性能改善的原因，揭示了禁带宽度的收窄提高了MWNO的电导率。此外，operando X射线衍射表明，MWNO在电化学反应过程中表现出典型的基于固溶体相转化的锂离子插入/提取机理，并具有可逆的结构演变。恒电流间歇滴定技术和DFT证实了Mo⁶⁺/W⁶⁺掺杂提高了MWNO的锂离子扩散率。

3）在与LiNi_0.5Mn_1.5O₄组合的全电池中，MWNO具有增强的导电性和锂离子扩散性，成功地证明了其快充电性能和实用性。因此，这项工作阐明了离子热合成在储能材料中的潜力，并从机理上理解了掺杂对提高材料电化学性能的作用。

Runming Tao, et al, Insight into the Fast-Rechargeability of a Novel Mo_1.5W_1.5Nb₁₄O₄₄ Anode Material for High-Performance Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200519

https://doi.org/10.1002/aenm.202200519

8. AEM：将导电聚吡咯结合到聚酰亚胺COF中用于无碳超高能超级电容器

尽管氧化还原活性共价有机骨架（COFs）可以存储电荷，但存在较差的电子传导性。它们的电容作用是通过将H⁺离子储存在酸性电解液中实现的，通常被限制在一个小的电压窗口(0-1V)内。增加此窗口意味着更高的能量和功率密度，但这会危及COF的稳定性。有利的是，COF的大孔允许在更宽的电压下存储可极化的大体积离子，从而达到更高的能量密度。基于此，印度科学教育与研究学院Ramanathan Vaidhyanathan，德累斯顿工业大学Stefan Kaskel描述了一种通过增加系统中氧化还原活性杂原子的数量来提高COF衍生存储系统的电子活性的方法。

本文要点：

1）提出了一种无导电碳或氧化还原活性氧化物的高电压区COF-电极-电解液体系。在聚酰亚胺碳纤维中合成了导电聚吡咯(PPy)链，以获得约10000倍的电子导电率。

2）使用该复合材料组装的无碳准固态电容器在水凝胶电解质中显示出高的赝电容（358 mF cm⁻²@1 mA cm⁻²）。此外，氧化还原活性聚酰亚胺COF、聚吡咯和有机电解液之间的协同作用使得宽电压窗口(0-2.5V)可提供高能量(145 uWh cm⁻²)和高功率密度（4509 uW cm⁻²）。

3）将聚酰亚胺-COF和聚吡咯合并为一种材料可使电荷和质量传输阻力降至最低。此外，计算和实验表明，即使将模块/单体的本征电子部分平移到COF上，也可以获得优异的电化学活性。这一发现揭示了COF受限聚合物在作为无碳储能材料方面的作用。

Sattwick Haldar, et al, Incorporating Conducting Polypyrrole into a Polyimide COF for Carbon-Free Ultra-High Energy Supercapacitor, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200754

https://doi.org/10.1002/aenm.202200754

9. AEM：阳离子-空位有序超结构提高钨青铜负极的循环稳定性

Nb基钨青铜氧化物由于其结构的开放性和可调性，最近成为用于锂离子电池（LIBs）的快充电负极材料。然而，具有钨青铜结构的电极通常会受到Li⁺嵌入/脱嵌引起的结构变化的影响，导致循环性能不佳。基于此，为了克服这一局限性，复旦大学车仁超教授开发了一种新型的四方钨青铜(TTB)结构Ba_3.4Nb₁₀O_28.4(BNO)，作为锂离子电池的负极材料，具有优异的循环性能。

本文要点：

1）研究人员在BNO内部发现了一种前所未有的阳离子-空位有序超结构，具有周期性的活性和非活性中心分布。通过多种表征和理论研究，证明这种超结构可以促进锂离子的扩散，分散锂离子嵌入引起的结构应变，从而实现稳定的锂离子存储。

2）由于超结构诱导的局部结构稳定性，BNO块体和Ba3.4Nb10O28.4@C（BNO@C）微球在2 C循环250次后容量保持率>90%，在10 C循环2000次后容量保持率接近90%。

这些结果对于建立阳离子-空位有序超结构与Li⁺存储性能之间的结构-性质关系，促进稳定的钨青铜负极的合理设计具有重要意义。

Xuhui Xiong, et al, Cation-Vacancy Ordered Superstructure Enhanced Cycling Stability in Tungsten Bronze Anode, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201967

https://doi.org/10.1002/aenm.202201967

10. Advanced Science：钨掺杂诱导的择优电子填充提高无定形硫化钼大电流析氢反应活性

目前，在高电流密度下工作的析氢反应（HER）仍缺乏高效、耐用和经济高效的电催化剂，这对大规模实施可再生能源制氢提出了巨大的挑战。近日，复旦大学Shuyu Zhang，Qiongrong Ou采用等离子体法制备了非晶态硫化钼/氮掺杂还原氧化石墨烯纳米复合材料（a-MoWS_x/N-RGO），作为高性能HER电催化剂。

本文要点：

1）通过调整等离子体处理时间和化学组成，研究人员获得了一种最佳的a-MoWS_x/N-RGO催化剂，在1000 mA cm⁻²的电流密度下，该催化剂用于HER的过电位为348 mV，同时工作24 h几乎不衰减，性能优于工业Pt/C催化剂和已报道的杂原子掺杂的MoS₂基催化剂。

2）基于密度泛函理论（DFT）的计算发现，在合理的W掺杂水平下，由于额外电子优先填充在2S²⁻处，催化活性中心(2S²⁻)在高电流密度下表现出良好的催化性能。此外，W的引入倾向于降低电子结构能量，导致更接近于零的正△G_H∗。然而，过量的W引入会导致结构损坏和在高电流密度下更差的HER性能。

这项工作提供了一条路线，合理地设计高性能的催化剂，用于工业电流密度下的HER。

Dai Zhang, et al, Boosting Hydrogen Evolution Reaction Activity of Amorphous Molybdenum Sulfide Under High Currents Via Preferential Electron Filling Induced by Tungsten Doping, Adv. Sci. 2022

DOI: 10.1002/advs.202202445

https://doi.org/10.1002/advs.202202445

11. Nano Energy：通过微熔盐离子交换制备用于锂离子电池的低Li/Ni混合的富Ni层状氧化物正极

在传统的层状过渡金属氧化物的合成中，高温过程不仅会导致锂（Li）的蒸发损失，而且还会促进Li⁺和Ni²⁺不可避免的阳离子混合，导致它们的化学计量比发生严重变化，从而结构不稳定。近日，中南大学Jun-chao Zheng，华盛顿州立大学Xia-hui Zhang报道了一种以钠基层状氧化物（NaNi_0.85Co_0.06Mn_0.09O₂）为前驱体在锂熔盐中与Li⁺离子交换的通用离子交换法制备低Li/Ni混合的富镍层状氧化物材料LiNi_0.85Co_0.06Mn_0.09O₂（NCM85）的方法。

本文要点：

1）通过研究离子交换时间和附加热处理对层状氧化物材料结构和性能的影响，研究人员建立了富镍NCM85材料的加工-结构-性能关系。

2）研究人员还进一步证明了这种离子交换方法的普适性，以及包括LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂和LiNi_0.5Mn_0.5O₂在内的其他层状氧化物材料的工艺-结构-性能关系。

这种通用的离子交换方法和通用的工艺-结构-性能关系可以指导其他锂离子电池层状氧化物材料的合理设计和合成。

Yu-hong Luo, et al, Towards Ni-rich layered oxides cathodes with low Li/Ni intermixing by mild molten-salt ion exchange for lithium-ion batteries, Nano Energy, (2022)

DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107626

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107626

12. Nano Energy：异质双金属硫化物@层状Ti₃C₂T_x-Mxene作为协同电极实现高能量密度水基混合超级电容器

水系混合超级电容器（AHSCs）具有长循环稳定性和高功率密度，表现出良好的电化学性能。然而，低能量密度限制了它们商业化的发展。为了提高能量密度，兰州大学韩卫华教授，Muhammad Sufyan Javed，深圳大学Tayyaba Najam提出了一种将镍钴硫化物（NCS）纳米花嵌入剥离的Ti₃C₂T_x−MXene层中的异质结构复合材料（HS−NCS@MXene）。

本文要点：

1）NCS纳米花均匀分散在MXene层内，形成三明治状结构。而HS−NCS@Mxene在三电极体系中表现出显著的赝电容性能。在2.5 A g⁻¹下，容量可达2637 F g⁻¹(1582 C g⁻¹)，循环寿命稳定在10000次以上，容量保持为初始值的96%。此外，研究发现，HS NCS @ MXene复合材料中的电荷存储机制是法拉第和电化学双层存储的结合。

2）研究人员将HS NCS@MXene作为正极，活性炭作为负极(HS NCS@MXene//AC–AHSC)，组装成AHSC。实验结果显示，HS NCS@MXene//AC–AHSC可以在最高1.6 V的电位范围内工作，并在1.5 A g^-1下提供226 F g^-1的高电容，稳定的循环寿命(92%)可达20000次循环。此外，HS NCS@MXene//AC–AHSC还具有80 Wh kg^-1的高能量密度，功率密度为1196 W kg^-1，超过了最近报道的性能。

NCS和MXene的协同效应使HS NCS@MXene复合材料能够为AHSCs提供出色的电化学性能。

Muhammad Sufyan Javed, et al, Heterostructured bimetallic–sulfide@layered Ti₃C₂T_x–MXene as a synergistic electrode to realize high-energy-density aqueous hybrid-supercapacitors, Nano Energy, (2022)

DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107624

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107624