1. JACS：时间分辨拉曼光谱研究Cu电极上低过电位CO₂到CO的活化动力学

氧化物衍生的铜电极在二氧化碳（CO₂）电化学还原反应（CO2RR）中显著提高对有价值的碱性化学物质的活性和选择性，但关于氧化铜电极的动态重组与其活性和选择性之间的确切相互作用尚不完全清楚。近日，乌得勒支大学Bert M. Weckhuysen，Ward van der Stam利用时间分辨表面增强拉曼光谱(TR-SERS)研究了循环伏安(CV)和脉冲电解(PE)过程中铜(氧化物)电极表面的动态重构和反应中间产物的吸附。

本文要点：

1）通过将电化学数据与TR-SERS的光谱特征相结合，我们研究了电极表面的动态活化和反应，发现在低过电位（−0.35 V_RHE）下，在PE（法拉第效率为10%，静态外加电位下为1%）过程中，CO₂已经被活化为一氧化碳(CO)。

2）在不同时间尺度上的不同阴极偏压下的PE显示，在阴极偏压开始后，直接以随机CO为主，而在长时间施加低过电位后，没有观察到CO中间体。随着阴极偏压的增加(−0.55 V_RHE)，静态吸附的CO中间体的形成，而随机CO的总体贡献减小。

3）研究人员将低过电位下CO₂-to-CO的活化归因于选择性的Cu(111)面暴露、PE过程中的部分氧化表面以及在阳极脉冲中形成的铜-碳酸盐-氢氧化物络合物中间体。

这项工作揭示了氧化物衍生铜电极的重组和低过电位CO的形成，并强调了电化学和时间分辨振动光谱相结合来阐明CO₂RR机理的重要意义。

2. JACS：高能负极稳定界面的正极添加剂设计

使用高能负极材料(例如硅基和硅衍生物材料)制造的可充电锂电池被认为是满足包括电动汽车和电网存储在内的新兴市场所提出的严格要求的可行解决方案，与现有锂离子电池相比，它们的能量密度更高。高能负极上固体电解质界面层的稳定性是电池长期稳定循环性能的关键。近日，华中科技大学Heng Zhang，中国科学院物理研究所Xuejie Huang报道了设计正极添加剂(DCA)元素硫是在各种类型的负极上原位形成弹性和高Li⁺渗透性SEI层的一种有效方法，这对于具有高理论容量的阳极和置换锂化机理具有重要意义。

本文要点：

1）通过在正极中引入少量的元素硫，元素硫在与碳酸亚乙酯(EC)的反应下，经过还原和氧化途径生成类聚氧乙烯(PEO)聚合物和烷基硫酸锂（R−OSO₂OLi）。在负极−电解质中间相中新生成的物种可以有效地缓解充电过程中的体积膨胀，并形成一个导电网络来快速传输Li⁺离子。

2）在仅添加0.5 wt% DCS元素硫的情况下，SiC450、SiC900和Si−Sn合金电池100次循环后的容量分别提高了14.1%、22.9%和35.2%，5 C倍率下分别提高了19.1%、24.4%和14.6%。

总体而言，研究人员论证了DCA元素硫在容量保持率、倍率性能、通用性、降低成本和低阻等五个方面具有综合优势。此外，这种利用DCA改善SEI的新方法为未来高能锂基充电电池的相间设计开辟了新的机会。

3. JACS：金属卟啉连接的汞化石墨炔实现100%的选择性超稳定CO2电还原为CO

在高电流密度下以高法拉第效率(FE)和高稳定性将二氧化碳(CO2RR)电化学还原成所需原料的反应非常重要，但由于其差的电化学稳定性和与析氢反应(HER)的竞争而具有挑战性。近日，在理论计算的指导下，香港理工大学Wai-Yeung Wong，Linli Xu，北京航空航天大学Ying Zhu设计了一系列新型金属卟啉连接的汞化石墨炔 （Hg-MTPP）作为CO₂RR的电催化剂，汞化石墨炔诱导了高的HER过电位。

本文要点：

1）值得注意的是，得益于对HER的抑制，在H型电池中合成的Hg-CoTPP在−0.76 V(vs可逆氢电极)下产生了最大95.6%的CO FE，即使在−1.26 V(Vs RHE)时也产生了91.2%的CO FE。

2）在流动电池中，当电流密度为1.2A cm⁻²时，Hg-CoTPP结合N掺杂石墨烯（Hg-CoTPP/NG）能够获得接近100%的高CO FE，特别是在420 mA cm⁻²附近的稳定性超过360 h。

3）进一步的实验和计算结果表明，Hg-CoTPP的汞接枝导致了较高的HER过电位，并调谐了金属中心的d带电子态，使d带中心更接近费米能级，从而增强了*COOH中间体在Hg-CoTPP上的成键。而NG的引入缩短了Co-N配位键，促进了电子向金属中心的转移，从而降低了*COOH势垒。

结果表明，Hg-MTPP可以作为一类新型的二维材料，为开发商业应用中高效的CO₂RR电催化剂提供了新的设计思路。

4. JACS：金属掺杂的α-Ni(OH)₂的水氧化实现胺的高选择性电催化氧化制腈

选择性氧化合成腈是化工原料生产中的关键技术。目前的策略通常包括用有毒的氰化物取代卤代烃，或在氨氧化/氧化条件下使用强氧化剂(氧或过氧化氢)，这对能源效率、可持续性和生产安全构成了极大挑战。近日，加州理工学院William A. Goddard, III，南京大学Mengning Ding系统地探索了一系列过渡金属掺杂的α-Ni(OH)₂（典型的OER催化剂家族）在苄胺电催化氧化制腈中的应用，发现了与OER相比不同的趋势。

本文要点：

1）结果表明，Mn掺杂对胺的电催化氧化最有效，在1.40 V（vs.RHE）时，实现胺的完全转化，具有很高的丁腈选择性（>96%FE）。这种方法在室温和常压下运行，不使用强烈的化学氧化剂，因此为丁腈生产提供了一种可持续的方法。

2）研究人员系统地进行了机理和理论研究，以阐明反应机理。Mn掺杂促进了胺在γ-NiOOH中间体上的吸附，同时保持了活性含氧中间体在相邻Ni位点上的吸附能力，从而促进了双分子相互作用的阳极效率。在这种情况下，需要考虑两个参与者(有机物和OER中间体)的吸附能量的综合作用来评估催化剂的效率。

这一研究为今后采用OER相关氧源的阳极有机氧化系统的设计提供了有效的指导。

5. JACS：通过调节层状卤化物钙钛矿结构控制自旋分裂

有机-无机二维混合钙钛矿半导体（HOIP）材料具有显著的自旋分裂现象，这种自旋分裂现象来自于较强的自旋-轨道耦合和对称性反转破缺导致，并且为自旋电子学的自旋调控提供机会。但是，对于中心对称的无机钙钛矿（尤其是铅基碘化物）具有显著导带/能带裂分的HOIP材料比较罕见，而且能够调控HOIP材料对称性的方法比较罕见。有鉴于此，杜克大学David B. Mitzi等报道发现(S-2-MeBA)₂PbI₄(S-2-MeBA= (S)-(−)-2-甲基丁基铵)的钙钛矿无机层产生温度导致结构转变（~180 K）的现象，并且因此能够调节HOIP的结构和电子性质。

本文要点：

1）冷却速是决定结构是否能够转变的决定性因素，其中较为缓慢的冷却速率能够促进结构转变，但是快速冷却无法导致结构转变。

通过超快量热法（Ultrafast calorimetry）表征，作者发现在结构转变温度具有长达分钟量级的结构弛豫时间，但是当通过冷却淬灭方式冷却至更低的温度导致结构锁定在室温的亚稳态结构，因此这种现象能够实现动力学控制结构转变过程中的结构维持在具有不同程度结构畸变无机层的特定结构。通过DFT计算进一步验证，(S-2-MeBA)₂PbI₄的低温结构比室温结构表现更加明显的自旋分裂。

2）这项工作展示了通过动力学控制晶体结构在不同结构之间转变的方法，以及通过热循环方式调节HOIP的自旋分裂情况用于自旋电子学的有关应用，而且说明这种“缓慢的”晶相转变方法能够实现材料的物理学现象转变和控制，尤其是能够通过结构畸变和控制晶格对称性调节物理学性质。

6. Chem：锂硫电池中的多硫化锂阳离子

多硫化锂(LiPSs)是参与锂硫(Li-S)电池每个工作电化学过程的重要中间体。揭示LiPSs在电解液中的存在形式对于理解反应机理和合理设计高性能锂硫电池至关重要。近日，清华大学张强教授，北京理工大学李博权副研究员首次从实验上证实了Li-S电池电解质中存在阳离子LiPSs。

本文要点：

1）电喷雾离子质谱（ESI-MS）显示，在Li2S6溶液中加入额外的锂盐（LiTFSI）后，质谱给出了显著而明确的多硫化锂阳离子Li₃S₆⁺的特征峰。此外，变温7Li NMR t1弛豫时间测试表明，加入的额外Li⁺倾向于与Li₂S₆结合，从而展现出特征的配位环境。相应地，紫外–可见光谱表明，这种相互作用显著改变了多硫链的电子结构。这些实验结果有效地证明了在添加锂盐的电解液中，Li₂S₆具有缔合游离Li⁺生成Li₃S₆⁺阳离子的倾向。

2）动力学测试表明，多硫化锂阳离子在正极表现出缓慢的吸附和氧化还原动力学，而对于金属锂负极的稳定性降低，与金属锂之间的副反应更加严重。这种现象被归因于多硫化锂阳离子带正电荷所引起的静电排斥或吸附效应，从而抑制或促进其在正极/负极上的吸附。

3）研究人员提出了降低锂盐浓度以抑制多硫化锂阳离子形成的策略以提高电池性能。结果显示，降低锂盐浓度可以使得电池的倍率性能得到提升，并有效提升实用化软包电池的放电容量和能量密度。

7. Chem：多孔氢键有机骨架的大面积自支撑薄膜实现从海水中高效提取铀

从海水中提取铀(UES)的效率受到材料设计的限制，例如铀选择性结合位点、它们的均匀分布、表面积暴露、扩散率和稳定性。近日，印度CSIR-中盐和海洋化学研究所Shilpi Kushwaha，Ketan Patel开发了一种新的有机模块来设计多孔HOF，CSMCRIHOF-1，它显示了一组独特的自支撑永久孔，不像许多其他HOF那样由溶剂分子辅助。

本文要点：

1）具有扩展的吡啶和苯氧亚胺部分共轭的多孔CSMCRIHOF-1的设计为U提供了合适的结合位点。此外，CSMCRIHOF-1在水、酸、碱、盐和高离子强度介质中具有极好的稳定性，因此坚固耐用。

2）CSMCRIHOF-1的多种性能、合成简单、可加工性和易再生使其成为一种适合于UES实际应用的吸附剂。研究人员还首次证明了多孔CSMCRIHOF-1可以被溶液处理成厚度可调的大面积晶态自支撑薄膜。

3）40 nm的TFCH具有17.80 mg U/g TFCH的突破性UES效率，U/V选择性比大于1.2倍，5次吸附-脱附循环使用寿命长等优点。这种基于HOF的薄膜吸附剂可以很容易地通过简单的重结晶进行再生，表现出回收的CSMCRIHOF-1。因此，CSMCRIHOF-1的多功能性和TFCH的制造是UES的里程碑。

4）由于这些薄膜可以大面积生长并以卷对卷的方式浇注，因此这些材料的最佳方式是将它们放置在海水淡化原型模块中。该模块含有串联的多孔支撑的TFCH薄片，以进一步研究具有最佳停留时间的模块的效率，以便更大规模地提取铀。

这些结果将激发人们更多的研究兴趣，探索用于构建新的HOF的苯氧亚胺模块，并简化HOF薄膜和膜的制备，以利用其在催化、分离、储能、涂层、复合材料和传感等方面的广泛应用。

8. Angew：电池负极工作电压对形成固体电解质界面相的关键影响

可充电锂电池的性能与固体电解质的界面结构SEI密切有关，工作负极电极的性质将决定SEI的结构，但是人们对SEI结构的相关理解仍非常不足，这导致人们对SEI的结构设计存在局限。有鉴于此，清华大学张强、北京理工大学xueqiang Zhang等报道通过理论研究与实验表征结合的方式，研究负极电极的电势和电极材料这两个关键特点对电池SEI结构的影响。

本文要点：

1）研究发现，负极电势对于电解质的还原产物起到决定性作用，在较高或者较低的过电势条件分别生成镶嵌形式SEI或双层SEI；相比而言，阳极材料的改变并不会导致SEI结构发生显著改变。

2）这项工作揭示了电极电势对SEI结构的关键作用，为设计和调控SEI结构提供帮助。

9. Nano Letters：利用梯度多孔石墨烯作为固体接触层提高可穿戴电化学汗液传感器的灵敏度

可穿戴式汗液监测为个性化医疗保健和评估运动表现提供了一个有吸引力的机会。然而，这种监测的局限性之一是在离子选择性传感器循环时形成水层，导致灵敏度降低和长期不稳定。近日，五邑大学Jian Yang，南方科技大学Terry Tao Ye，香港中文大学Zhaoli Gao开发了一种可穿戴的Na⁺传感器，利用CVD生长的梯度多孔石墨烯衬底作为疏水固体接触层，以增强离子到电子的转换并最大限度地减少水层的形成。

本文要点：

1）研究人员实现了65.1mV decade^-1的改进传感器灵敏度，这归因于用于离子化学吸附的3D石墨烯固体接触层的表面积增加，这与多孔性促进的响应机制一致。

2）Na⁺传感系统在健康监测中的应用通过与可穿戴原型的耦合进行了演示，其中收集的汗液样本被实时测量，并与电感耦合等离子体质谱结果进行比较。

3）所提出的传感器可以被进一步调整以测量其他类型的离子，这有利于开发综合的多路健康监测系统。因此，这项工作为通过无创汗液传感开发可靠的健康监测系统奠定了基础。

10. Nano Letters：脱合金纳米多孔薄膜的自脱离与亚表面致密化

纳米多孔金(NPG)是通过脱合金过程中的自组织过程形成的，这是一种腐蚀过程，它选择性地从作为母合金的均匀固溶体中去除一种元素。在腐蚀开始，一次脱合金产生纳米级网络结构，这是由于溶解腐蚀的发展与表面扩散形成更贵重元素的原子单层时钝化趋势之间的竞争。在腐蚀后期，曲线驱动和表面扩散介导的粗化导致了二次脱合金的缓慢过程。

近日，汉堡工业大学Jörg Weissmuller通过实验发现，脱合金纳米多孔金（NPG）薄膜会自发地从大量的金基层中分离出来。同时，NPG也可以在其外表面附近致密。这是自然再现的动力学蒙特卡罗(KMC)模拟脱合金化和粗化，因此似乎一般纳米网络材料通过表面扩散演化。

本文要点：

1）在多孔层的外表面附近及其与基层的界面附近，横向平均表面曲率的深度剖面中的梯度提供了扩散的驱动力，并导致物质净通量的分歧，从而导致吸积/致密或侵蚀/断开。

2）作为一个模型，通过表面扩散的衬底支撑纳米管的形态演化展示并证实了上述考虑。与圆柱形纳米线相反，纳米多孔材料中的韧带在平均曲率上显示出预先存在的梯度。然后，Plateau-Rayleigh长波长稳定性标准不再适用，断开加速。

11. AEM：基质调节的干法粘合剂助力长寿命硫化全固态电池

硫化物全固态电池(ASSBs)由于其改进的安全性能和潜在的高能量密度而被广泛认为是下一代储能装置。在硫化物ASSBs的各种制造方法中，无溶剂干膜工艺具有独特的优势，包括降低成本、抑制膜剥离、厚电极和与硫化物固体电解质(ses)的高相容性。然而，目前占主导地位的干膜工艺聚四氟乙烯粘合剂存在电压稳定性差和粘度低的问题，这导致硫化ASSBs的库仑效率低和循环稳定性差。近日，天目湖先进储能技术研究院Fan Wu开发并优化了一种适用于ASSBs的新型干法粘结剂丁苯橡胶（SBR）。

本文要点：

1）SBR比PVDF具有更高的HOMO水平，这表明SBR比PVDF更不容易还原。PVDF通常用于制备聚合物固体电解质，它不会被金属锂反应还原。这表明SBR对锂金属具有电化学稳定性。

2）最初的SBR粘合剂(SBR-O)对于电极膜制造具有差的分散性能和机械延展性。为了增加其分散性，提出了底物调节方法，通过将其溶解在对二甲苯溶液中，然后沉淀在不同量的NaCl底物上来调节SBR-O。在该方法中，对二甲苯溶液被NaCl吸附，粘合剂析出到基材表面。沉淀的粘合剂尺寸、微观结构和形态由NaCl的量控制。然后，沉淀的粘合剂在随后的加工过程中重新聚集形成大块粘合剂。在团聚过程中，粘结剂内部形成疏松多孔的结构，在外力作用下更容易变形，因为它们的硬度和杨氏模量相应较低。

3）特殊设计的处理工艺可以减少粘结剂的团聚，有利于锂离子的传输，提高电极/电解质膜的离子电导率。使用这种新型粘合剂制造的SE膜具有超高的离子电导率(2.34 mS·cm^–1)。此外，这种加工的粘合剂具有强粘度，这改善了活性材料和SE颗粒之间的粘附力，使得使用这种加工的粘合剂的相应ASSBs具有优异的循环稳定性(600次循环后84.1%的容量保持率)。

12. AEM：多相催化剂中金属与载体的强相互作用

负载型金属催化剂中强金属-载体相互作用(SMSI)，通常伴随着金属纳米颗粒表面包覆层的形成，由于各种有趣的行为而引起了广泛的研究关注。特别是，近年来在构建新组分之间的SMSI以及理解SMSI的性质方面取得了巨大的进展。值得注意的是，SMSI还为设计和调制先进的多相催化剂提供了大量的可能性，使其适用于广泛的应用。因此，系统而关键的综述非常必要，以突出SMSI的最新进展，并讨论其在多相催化剂中的应用。近日，浙江大学孙文平教授展示了经典SMSI的进展以及新型SMSI的发展，从而扩展对这一独特现象的理解。

本文要点：

1）值得注意的是，一些先进的表征技术，如原位透射电子显微镜，已经变得越来越容易获得，并能够提供更深入的洞察SMSI的演化过程。此外，不同SMSI体系的不同几何结构也为构建健壮的多相催化剂带来了更多的可能性。例如，在SMSI形成后，金属物种通常变得更加稳定，但活性中心可能会被包裹的覆盖层所阻挡。因此，了解SMSI的行为对于调控金属物种的催化性能具有重要意义。

2）作者总结了SMSI的历史和演变，首先从理论和实验探索入手，这些探索对更深刻地认识SMSI有一定的贡献。然后，从材料体系、形成策略和性能三个方面讨论了SMSI的最新发现。综述了SMSI在控制负载型金属催化剂活性、选择性和稳定性方面的应用。

3）作者最后对未来SMSI发展面临的挑战和机遇提出了个人观点。