1. Acc. Chem. Res.：软模板法合成层状多孔MOF在过去的几十年里，由金属节点和多主题有机连接物组装而成的金属−有机骨架(MOF)得到了迅速的研究。凭借其模块化组装模式，它们可以根据所需的功能进行定制，以满足众多潜在的应用。然而，大多数最初报道的MOF仅限于微孔区域，限制了它们在涉及主体分子的情况下的实际应用。因此，研究的注意力立即转向通过扩展二级结构单元或有机配体来扩大骨架的固有孔径。遗憾的是，更多的扩链配体的合成往往是繁琐的，而且大多数得到的MOF不够稳定，限制了它们的推广。软模板策略被认为是一种很有前途的制备分级多孔MOF（HPMOF）的方法，尽管早期的尝试通常是失败的，表面活性剂自组装和MOF前体在有机相中的引导结晶过程之间不兼容。因此，开发一种合理的软模板策略来实现对HPMOF的形貌和孔隙率的精确控制具有重要意义。近日，华东理工大学顾金楼教授综述了课题组在软模板法制备的HPMOF的开发和应用方面的最新进展。强调了使用软模板策略合成HPMOF的关键问题。1）为了加强模板剂与MOF前驱体之间的相互作用，引入了长链一元酸策略来合成有机相中具有不规则介孔的HPMOF。然后，为了提高介孔的有序性，开发了一种以两性表面活性剂为模板的水相合成方法来制备有序的HPMOF。2）为了进一步扩大分子筛的孔径，使其合成条件与表面活性剂的自组装相适应，提出了一种盐渍物种诱导自组装策略，并结合共聚物模板的结构导向性，合成了一系列具有大中孔甚至大孔的HPMOF。3）这种盐渍离子介导的自组装(SIMS)策略为改变HPMOF的孔大小、孔结构、形貌和化学组成铺平了道路。得到的HPMOF中分离但紧密相连的分级孔不仅可以实现快速的传质，而且可以分离不同尺寸的客体分子，因此它们适合于广泛的应用，包括蛋白质消化、级联催化、酶辅助底物传感和DNA切割。4）作者最后总结了这一快速发展领域的局限性、挑战和未来发展。这种对软模板策略的概述不仅为理解模板和MOF之间的组装过程提供了有趣的见解，而且还启发了从不同方面优化HPMOF的性能，以满足所需的应用。
Ke Li, Jian Yang, and Jinlou Gu, Hierarchically Porous MOFs Synthesized by Soft-Template Strategies, Acc. Chem. Res., 2022
DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00262
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.2c00262
2. Nature Commun.：一种自愈合弹性纳米网增韧的无疲劳人工离子皮肤
耐用的离子传感材料既抗疲劳又能像人类皮肤一样自我修复，对于使用寿命更长的软电子和机器人来说必不可少。然而，大多数现有的基于网络重构生产的自愈合人造离子皮肤由于低能量无定形聚合物链容易断裂并易于裂纹扩展，具有低疲劳阈值。近日，受皮肤可修复纳米纤维结构的启发，东华大学武培怡教授，孙胜童研究员设计了一种人工传感离子皮肤，将高能自愈弹性纳米网状支架嵌入到另一种自愈的软离子基质中。1）这种混合设计导致超高的断裂能（16.3 kJ m-2）和疲劳阈值（2950 J m-2），具有类似皮肤的自愈合能力、柔软性（模量约1.8 MPa）、拉伸性（680%）和应变硬化响应（硬化至67.5 MPa，相当于37倍的硬度增强）。此外，离子基质的离子电导率对湿度高度敏感（RH 20%：5.5×104 S m-1；RH 90% ：4.8 S m-1）。2）研究发现，纳米纤维的张力诱导排列迫使吸湿性离子基质可逆地呼吸空气中的水分，导致本质上可拉伸的离子导体的拉伸感觉大大增强，达到创纪录的66.8倍。3）这种人造离子皮肤在一些突出的感知/机械特性(感觉、柔软性、延展性、自我修复、应变僵硬、抗疲劳)方面类似甚至超过人类皮肤。此外，离子皮肤具有透明性、抗冻性、环境稳定性和粘附性，进一步赋予了其在各种传感场景中的巨大应用潜力。
Wang, J., Wu, B., Wei, P. et al. Fatigue-free artificial ionic skin toughened by self-healable elastic nanomesh. Nat Commun 13, 4411 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32140-3
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32140-3
3. Nature Commun.：准固态无负极高能硫化锂基电池
不含过量锂金属的无负极锂电池是一种实用的选择，可以最大限度地提高能量，超越传统设计的锂离子和锂金属电池。然而，由于使用的是低容量的放氧层间正极和易燃液体电解质，其性能和可靠性仍然受到限制。近日，大连理工大学王治宇教授通过在离子传输速度快、热稳定性和阻燃性好的复合凝胶聚合物电解质（CGPE）中应用富Li、无氧Li2S正极实现了一种高能量、高可靠性的准固态无负极电池。1）冷压入充满吸电子中心的Mxene导电基质提高了Li2S的氧化还原活性，使活化和充电难度降至最低。这种方法可以制备密度高的Li2S正极（记为Li2S@MX），其Li2S负载量高达14 mg cm−2，并且具有高的面容量负载量。由于厚电极中Li2S绝缘的巨大电阻，采用普通的浆料浇注方法很难实现这一点。2）在此基础上，设计了一种坚固耐火的CGPE，其具有较差的LiPS溶解性，不仅阻止了Li枝晶的生长，而且还阻止了LiPS的穿梭，同时提高了含氟聚合物和MXene复合材料的电池安全性。3）研究人员在CGPE中组装Li2S@MX正极，获得了具有良好可逆性和高能量密度的准固态无负极电池。此外，由于Li2S在坚固耐火的CGPE中稳定的氧化还原化学的协同作用，这种电池在极端滥用条件下也表现出低自放电和高可靠性。
Liu, Y., Meng, X., Wang, Z. et al. Development of quasi-solid-state anode-free high-energy lithium sulfide-based batteries. Nat Commun 13, 4415 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32031-7
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32031-7
4. Nature Commun.：通过可控保形接触实现无裂纹、污染和褶皱的二维材料的大面积转移
石墨烯和其他二维(2D)材料在各种基底上的可用性形成了大面积应用的基础，例如石墨烯与硅基技术的集成，这需要石墨烯在硅上具有优异的载流子迁移率。然而，2D材料仅通过化学气相沉积方法在有限的原型衬底上产生。可靠的生长后转移技术不会产生裂纹、污染和褶皱，对于将2D材料层叠到任意基底上至关重要。近日，北京大学刘忠范院士，彭海琳教授，Li Lin展示了一种方法，形成保形接触，界面粘附工程在2D机制。1）通过在PMMA中添加含羟基的挥发性分子(OVM)(雪松醇、α-松油醇、芳樟醇和冰片)或低玻璃化转变温度(Tg)的聚合物(聚碳酸亚丙酯，PPC ),可以实现石墨烯和目标衬底之间的共形接触，并且可控的共形接触使我们能够实现将Cu晶片上的4英寸石墨烯单晶晶片和Cu箔上的A4尺寸石墨烯薄膜转移到刚性SiO2/Si和软聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上。2）石墨烯和目标基底之间的可控一致性很容易通过支撑膜的结构设计来实现，精细的一致性实现了机械地移除支撑膜，而不会在大面积上产生新的裂缝或污染。此外，与剥离的石墨烯相比，转移的石墨烯表现出改善的载流子迁移率。结果显示，由此产生的与增强的粘附力的一致性促进了支撑膜与石墨烯的直接分层，提供了超洁净的表面，以及在4k下高达1420000 cm2 v1 S1的载流子迁移率。由于这种方法中避免了有机溶剂废物处理和生长衬底的蚀刻，所以可以容易地被修改用于未来的工业生产。
Zhao, Y., Song, Y., Hu, Z. et al. Large-area transfer of two-dimensional materials free of cracks, contamination and wrinkles via controllable conformal contact. Nat Commun 13, 4409 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-31887-z
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31887-z
5. Angew：sp-碳结合的导电金属-有机骨架作为光电化学制氢的光电阴极
金属-有机骨架（MOFs）因其高孔隙率而在催化和气体分离方面的广泛应用引起了越来越多的关注。然而，绝缘特性和有限的活性位点严重限制了MOFs作为光电阴极活性材料在光电催化制氢中的应用。近日，德累斯顿工业大学冯新亮教授，董人豪教授，科罗拉多大学博尔德分校Wei Zhang提出了一种设计策略，将乙炔单元（-C≡C-），即光电化学（PEC）制氢的有效活性位点，引入到sp2-碳杂化的2D c-MOFs中。1）通过六羟基亚芳基-亚乙炔基大环配体（HHAE）和Cu2+盐之间的配位反应，发展了第一个sp-碳嵌入的2D c-MOF（Cu3HHAE2）单晶。根据连续旋转电子衍射（cRED）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析，Cu3HHAE2呈现全重叠层堆叠结构，层间距为0.32 nm。值得注意的是，Cu3HHAE2具有kagome (kgm)几何形状的分级孔结构，包括六边形(2.20 nm)和三角形(0.30 nm)双孔。2）Cu3HHAE2具有宽的光收集能力，光学间隙为0.87 eV，HOMO和LUMO能级分别为-5.26 eV和-4.39 eV，非常适合用于PEC析氢反应（HER）。作为光电阴极，Cu3HHAE2在0 V时显示出高达260 A cm-2的光电流密度，是迄今为止报道的无助催化剂有机光电阴极中最高值之一。3）通过结合DFT计算和电化学操作共振拉曼光谱，研究人员进一步证明了C≡C键是HER活性位点。因此，这项工作提出了一种独特的乙炔功能化双孔2D碳膜的新设计，并证明了2D碳膜用于高效光电化学催化转化的可行性。
Yang Lu, et al, sp-Carbon Incorporated Conductive Metal-Organic Framework as Photocathode for Photoelectrochemical Hydrogen Generation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208163
https://doi.org/10.1002/anie.202208163
6. AM综述：卤化物钙钛矿光催化剂的稳定性和性能增强策略
长的电荷载流子扩散长度以促进电荷传输，以及易于定制的组成、结构和形貌特性，已成为一类新的半导体材料广泛用做高效析氢、CO2还原和各种有机合成反应的光催化剂。尽管取得了显著进展，但高性能卤化物钙钛矿光催化剂（HPPs）的发展仍然受到几个关键挑战的阻碍：强离子性质和高水解倾向导致的不稳定性，以及需要共活性成分来实现氧化还原过程，因此活性不令人满意。近日，安徽大学Huijun Zhao，中科院固体物理所Huajie Yin等全面回顾了最近开发的提高 HPPs 稳定性和光催化活性的先进策略。1）作者首先阐明了广泛适用的稳定性增强策略，然后探索了提高燃料生产和化学合成活性的策略。2）最后，提出了与 HPPs 在高效生产燃料和增值化学品中的应用相关的挑战和未来展望，表明 HPPs 在光催化领域不可替代的作用。
Shan Chen, et al. Stabilisation and Performance Enhancement Strategies for Halide Perovskite Photocatalysts. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202203836
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203836
7. AM：用于生物电子学的导电、粘合、不溶胀和粘弹性水凝胶作为一类新的材料，可植入柔性电导体最近已被开发并应用于生物电子学。理想的电导体需要高导电性、类似组织的机械性能、低毒性、对生物组织的可靠粘附以及在潮湿的生理环境中保持其形状的能力。近日，浦项科技大学Youn Soo Kim提出了一种简单的方法，以石墨烯和两性离子聚合物（poly(sulfobetaine vinylimidazolium)）（poly(SBVI)）之间的阳离子-π相互作用（最强的非共价相互作用之一）介导导电水凝胶（ECHs）。1）所制备的聚(SBVI)-石墨烯水凝胶(SG水凝胶)的最大G′为10.6 kPa，粘弹性为0.59，是缓解软活组织与相对坚硬仿生器件接触损伤的理想界面。2）ECH的物理交联使其具有自愈性、可塑性、可注射性和展布性。此外，SG水凝胶不膨胀，14 d时相对于初始体积保持率为98%。同时，暴露在SG水凝胶表面的聚物(SBVI)在水中对各种基质有粘附作用，包括鸡心、鸡肝等活组织。此外，SG水凝胶与模拟脑深沟吻合较好，且粘附较好。SG水凝胶的电导率为4.9 × 10−5 S cm−1，比电容为2.21 F g−1，可充放电4000次。3）由于SG水凝胶具有粘弹性、防水、自粘的特性，在植入过程中无需额外的化学处理即可固定在活体组织上，并可减轻神经压迫造成的损伤。这促进了共形和有效的神经电子界面的开发。此外，SG水凝胶具有可靠的电刺激性能，刺激阈值为40 μA，肌肉力为3 g，优于仅使用Au电极。这种新ECH改进了组织-电子接口，以适应系统到系统的通信，有望用于下一代生物电子学的发展和未来神经疾病的临床电子疗法。
Im Kyung Han, et al, Electroconductive, Adhesive, Non-Swelling, and Viscoelastic Hydrogels for Bioelectronics, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203431
https://doi.org/10.1002/adma.202203431
8. AM：脑内联合递送替莫唑胺和顺铂以用于对胶质母细胞瘤进行化疗
胶质母细胞瘤(GBM)是一种顽固性恶性肿瘤，具有高复发率和死亡率。以替莫唑胺(TMZ)和顺铂(CDDP)为基础的联合治疗在临床实验中表现出了良好的潜力。然而，该治疗策略仍然面临着包括对血脑屏障(BBB)的穿透有限，对GBM组织/细胞靶向性差以及系统性副作用等问题的挑战，进而极大地阻碍了其在GBM治疗中的疗效。为了克服这些挑战，河南大学师冰洋教授基于癌细胞容易通过血脑屏障并与同源细胞共定位的发现，开发了一种GBM细胞膜伪装和对pH敏感的仿生纳米颗粒(MNPs)。1）研究发现，MNPs可以有效地共负载TMZ和CDDP，并穿过血脑屏障，实现对GBM的特异性靶向。pH型敏感聚合物的引入使得MNPs可以在GBM位点进行药物控释，以用于联合药物治疗。实验结果表明，相对于接受单载药纳米颗粒治疗的小鼠而言，MNPs@TMZ+CDDP能够在荷瘤小鼠（U87MG或耐药U251R GBM肿瘤）模型中表现出更为强大的抗GBM作用，使其生存时间得到显著的延长。2）组织学分析和血常规研究结果表明，该治疗策略不会产生明显的副作用。综上所述，该研究构建的纳米颗粒制剂能够有效克服目前限制TMZ和CDDP 等GBM治疗药物疗效的多种挑战，有望作为一种用于GBM联合化疗的新策略。
Yan Zou. et al. Brain Co-Delivery of Temozolomide and Cisplatin for Combinatorial Glioblastoma Chemotherapy.Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203958
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203958
9. AEM：控制富锂锰NCM正极中的八面体坍塌以抑制结构转变
富锂和锰的镍钴锰氧化物（LMRNCM）作为先进锂离子电池（LIBs）的有吸引力的高能量密度正极，在高充电截止电压下面临不可避免的晶格氧释放、不可逆的过渡金属(TM)离子迁移和界面副反应等问题。近日，浙江大学郭兴忠教授，Jun Lu，温州大学Yifei Yuan提出了一种简单有效的表面策略，通过调节聚丙烯腈(PAN)粘合剂和LMRNCM颗粒之间的化学键相互作用来稳定层状结构。1）由于高的放电比容量和平均放电电压保持率，PAN改性LMRNCM样品在100 mA g-1电流密度下循环300次后能量密度保持率高达80.12%，初始库仑效率和倍率容量也同时得到提高。2）实验和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，优异的性能得益于由不稳定过渡金属氧八面体中PAN的碳氮三键与TM离子之间的配位键相互作用。这种相互作用通过增加能垒来抑制TM离子的不可逆迁移，并确保PAN紧密粘附到LMRNCM颗粒上，这减轻了电解质腐蚀并增强了粘结性。这项工作开发了一种修饰策略，以稳定高能量密度LIB应用的LMRNCM分层结构。
Zhou Xu, et al, Restraining the Octahedron Collapse in Lithium and Manganese Rich NCM Cathode toward Suppressing Structure Transformation, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201323
https://doi.org/10.1002/aenm.202201323
10. AEM：设计不溶性正极电解质界面实现60°C时的高性能NCM811//石墨软包电池
通过使用富镍材料可以获得高能量锂离子电池（LIBs），然而，其可逆操作需要长期的正极-电解质界面(CEI)稳定性，特别是对于高温应用，但是电池在操作期间如何演变仍然是个谜。通过原位傅里叶变换红外光谱，最近的研究将不稳定的CEI归因于它们在Li+提取/插入期间产生/消失/再生。近日，湖南大学刘继磊教授，清华大学何向明教授提出了一种不溶性CEI的策略来解决界面引起的正极劣化，重点是富镍层状氧化物。1）在硅氧烷中加入不饱和单元(C=C/C≡C)作为电解液添加剂，可将商品化的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/石墨电池在60°C下循环约300次，容量保持率超过85%，同时LiCoO2电池在80°C下循环350次，容量保持率达到≈90%。2）实验和理论研究表明，不饱和键越高，活性中心越高，聚合越多，形成不溶的CEI物种，从而抑制寄生反应、腐蚀性酸、过渡金属溶解、应力腐蚀开裂和阻抗生长。这项研究突出了电极-电解液相互作用的关键作用，并概括了在极端温度条件下未来高能电池发展的可靠的“电解液”方法。
Yuqing Chen, et al, Engineering an Insoluble Cathode Electrolyte Interphase Enabling High Performance NCM811//Graphite Pouch Cell at 60 °C, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201631
https://doi.org/10.1002/aenm.202201631
11. Nano Energy：高通量筛选保护层以稳定固态锂金属电池的电解质-负极界面
近年来，固态锂金属电池作为下一代储能的一种有前途的候选技术吸引了越来越多研究人员的兴趣。与传统的液态电解质相比，Li金属不仅能与大多数固态电解质自发反应，而且能在较低的电流密度下引发固态电解质中Li枝晶的生长。通过保护层缓冲电解质-负极界面是解决这一问题的一种可行方案。近日，北京大学深圳研究生院潘锋教授，Shunning Li通过对从无机晶体结构数据库（ICSD）中提取的实验已知化合物的系统分析，建立了用于稳定固态锂金属电池电解质-负极界面的专用保护层材料组合。1）经过热力学稳定性、电化学稳定性、化学稳定性和电子能带结构的分级筛选，研究人员发现了5种、28种和7种高稳定的含锂材料，它们分别能够阻止锂金属向Li7La3Zr2O12（LLZO）、Li3PS4（LPS）和Li1+xAlxTi2–x(PO4)3（LATP）的电子转移，其中许多过去没有报道。特别是，这些保护层的电子绝缘性可以在与SSE和锂金属负极极的界面上保持不变。这项工作极大地减少了用作保护层的化合物在SSE中抑制Li枝晶生长的筛选空间，所发现的材料有望加速固态锂金属电池的设计进程。
Simo Li, Zhefeng Chen, Wentao Zhang, Shunning Li and Feng Pan, High-throughput screening of protective layers to stabilize the electrolyte-anode interface in solid-state Li-metal batteries, Nano Energy, (2022)
DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107640
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107640
12. Nano Letters：单原子催化剂不对称配位工程强化d-p轨道杂化助力耐用的锂-硫电池虽然单原子催化剂（SACs）已被广泛应用于锂-硫（Li-S）电池中，但通常报道的非极性过渡金属-N4配位催化剂对穿梭多硫化锂（LiPSs）的吸附和催化活性较差。近日，苏州大学Liang Zhang提出了d轨道活化策略，通过采用用于Li-S电池的SACs的配位对称工程来加强d-p轨道杂化。1）实验表征和理论计算结果显示，不对称配位的Fe−N3C2−C通过激活dx2-y2和dxy轨道导致额外π键的形成，这保证了增强的硫亲和力，从而加速了LiPSs氧化还原动力学，促进了电荷转移。2）利用Fe−N3C2−C组装的Li−S电池在1000次循环后具有良好的长期循环稳定性，容量衰减率为0.053%/次，面积容量为6.1 mAh cm−2，高硫负载量为6.6 mg cm−2，E/S比为8 μL mg−1。这项工作展示了配位对称工程所采用的d轨道活化策略对提高LiPSs氧化还原动力学的可行性，为用于Li−S电池具有高催化活性SACs的合理设计提供了启示。
Genlin Liu, et al, Strengthened d−p Orbital Hybridization through Asymmetric Coordination Engineering of Single-Atom Catalysts for Durable Lithium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02183
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02183
