1. Nature：钙钛矿-BiVO₄柔性人工树叶器件制备太阳燃料

将光吸收结构和催化剂集成到同一个器件构建的光电化学人工树叶能够显著的降低太阳能燃料的生产成本，但是目前的催化剂和材料沉积技术限制了器件的大规模化，而且当使用易碎或者较大的块体材料将影响这种器件的运输和部署。有鉴于此，剑桥大学Erwin Reisner等报道通过使用薄层柔性基底以及修饰碳基保护层，搭建质量非常轻的人工树叶器件，实现了优异的光催化分解水和还原CO₂性能。

本文要点：

1）在0.1个太阳光照射条件，以铅基卤化物钙钛矿作为光阳极，担载于修饰铟锡氧化物涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底，使用Pt作为催化剂，实现了4266 μmol g^-1 h^-1的制氢性能，当使用Co催化剂分子修饰光阳极进行CO₂光化学还原，反应产物的CO:H₂选择性达到7.2。这种质量非常轻的钙钛矿-BiVO₄光电器件的太阳能制备氢效率、太阳能制CO效率分别为0.58 %和0.053 %。

2）这个工作通过质量非常低的树叶光电器件实现了光电催化分解水和合成气，通过将传统的玻璃基底替换为柔性薄膜基底，这种人工树叶的单位质量催化活性显著提高，并且通过大规模制备技术能够生成低于100 mg cm^-2的独立的漂浮树叶，当构建面积达到100 cm²的器件仍保持非常高的产率。通过钙钛矿光阳极与高活性光催化剂集成紧凑的光电器件，在低光照条件CO₂还原反应实现了较高的选择性。这种概念性的器件为池塘/海洋等开放空间水源中进行太阳能制备燃料提供可行和帮助。

Andrei, V., Ucoski, G.M., Pornrungroj, C. et al. Floating perovskite-BiVO₄ devices for scalable solar fuel production. Nature 608, 518–522 (2022)

DOI: 10.1038/s41586-022-04978-6

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04978-6

2. Science：多氟化物低温降解

全氟化物/多氟化物PFAS（Per- and polyfluoroalkyl substances）分子是一种持久性存在、能够在生物体内累积的水溶性污染物，人们发现水源中的全氟化物/多氟化物的浓度足以对人类健康产生危害。目前人们降解PFAS分子的方法主要是通过非选择性的降解机理进行。有鉴于此，西北大学William R. Dichtel、加州大学洛杉矶分校K. N. Houk等报道发现一种通过氢氧化钠辅助脱氟的方法，这种方法在非质子的极性溶剂中将PFAS分子降解，分解过程通过反应活性多氟烷基自由基中间体，在24 h内能够以78~100 %的转化率将分子中的氟原子转化为氟离子。

本文要点：

1）脱氟反应的机理与常见的单碳链缩短机制（one-carbon-chain shortening mechanisms）并不一致，作者通过计算化学鉴定了反应的路径机理，并且通过实验进行验证。除了直链分子，支状全氟烷基醚羧酸以及其他类型PFAS分子可能同样以类似的方式降解，而且可能拓展至活化其他种类的极性基团。

2）与其他降解PFAS的方法相比，本文的方法对氟烃底物分子实现了选择性降解能力，表现较高的氟离子回收，反应生成的副产物较少，而且能够在非常温和的条件进行反应。

Brittany Trang, et al, Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids, Science 2022, 377 (6608), 839-845

DOI: 10.1126/science.abm8868

www.science.org/doi/10.1126/science.abm8868

3. Nature Catalysis：通过电催化Fenton实现阴极、阳极双电极甘油转化

通过甘油等生物质衍生物的电化学增值生成高价值化学品，能够为利用生物质原料、以及化学品制备过程的脱碳提供一种具有持久性的路线和方法。但是目前人们主要通过电化学阳极氧化的方式进行甘油的增值化反应，该过程中伴随着在阴极生成氢气。有鉴于此，威斯康星大学麦迪逊分校金松、J. R. Schmidt等报道一种电化学阴极方法进行甘油的增值化，作者基于相关实验发现的NiSe₂在酸性电化学合成H₂O₂具有高选择性和稳定性的优势，通过电化学-Fenton反应过程在NiSe₂电极生成C₃氧化产物。

本文要点：

1）作为一种概念性的实验，通过仔细的控制电化学-Fenton反应生成羟基自由基过程，能够在NiSe₂阴极和Pt阳极上都进行电化学甘油增值化反应，实现了以高选择性生成高附加值的C₃产物，在较低的能量输入条件实现了较高的甘油催化转化。

2）电化学甘油催化转化体系能够在较小的偏压条件工作（<0.2 V），而且通过理论预测发现通过进一步优化，电化学催化体系能够在无偏压条件工作。这项研究工作为电化学Fenton过程与阳极氧化反应之间建立线性匹配提供机会，为电化学生物质增值化提供经验和帮助。

Sheng, H., Janes, A.N., Ross, R.D. et al. Linear paired electrochemical valorization of glycerol enabled by the electro-Fenton process using a stable NiSe₂ cathode. Nat Catal 5, 716–725 (2022)

DOI: 10.1038/s41929-022-00826-y

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00826-y

4. Nature Mater：共轭聚合物框架材料膜实现快速水分子净化传输

发展能够阻止溶质传输同时允许水分子快速传输的膜具有非常重要的意义。设计这种性能优异的膜需要从分子水平进行微结构设计，从而能够保证精确的分子筛选能力的同时具有较高的水流量。有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学韩宇(Yu Han)、Vincent Tung、Ingo Pinnau、新加坡国立大学Jianwen Jiang等报道设计并通过化学气相沉积法合成了超薄（~1 nm）的规则共轭聚合物骨架结构材料薄膜CPF，并考察这种分离薄膜的性能。

本文要点：

1）这种CPF膜具有规则的尺寸为10.3×3.7 Å的菱形亚纳米通道，分离性能与通过材料堆叠排列实现分离功能的碳纳米管或石墨烯膜不同。

优化的CPF膜的在混合离子的高盐溶液通过渗透压进行分离，H₂O/NaCl分离选择性达到~6900，水的渗透性能达到~112 mol m^-2 h^-1 bar^-1，对盐的阻碍选择性达到>99.5 %。

2）通过分子动力学模拟，发现水分子能够通过在疏水性通道中形成连续的三维网络在膜材料快速和整体的穿透。这种规则CPF薄膜材料为设计具有精确分子分离功能的新型碳基薄膜材料提供经验。

Shen, J., Cai, Y., Zhang, C. et al. Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes. Nat. Mater. (2022)

DOI: 10.1038/s41563-022-01325-y

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01325-y

5. Nature Mater：原位观测高倍率Li电池的单颗粒充电动态变化

理解电池在真实操作过程中的离子插层和电池降解机理，是实现和提高最新发展的高倍率电池电极材料性能的关键。有鉴于此，剑桥大学Clare P. Grey、Akshay Rao、Christoph Schnedermann等报道通过实验室原位光学散射显微镜方法研究微米尺寸的柱状Nb₁₄W₃O₄₄颗粒阳极材料在高倍率充放电循环过程的工作情况。

本文要点：

1）通过比较XRD信号，直接的观测发现颗粒的伸长；通过对单个颗粒在电池工作过程中状态和带电荷情况的变化进行研究，发现在单个颗粒内部，由于随电荷状态呈现连续变化的散射强度，能够直接观测非平衡动力学相分离现象。

2）通过相场建模（由脉冲梯度场NMR、电化学实验结果）实验说明相分离的动力学机理，相分离来自随着携带电荷量有关的Li离子扩散系数。通过这种非平衡状态的相分离导致颗粒在高倍率条件进行脱Li的过程中碎裂，尤其是在尺寸较长的颗粒更加明显，并且可能导致其中的碎片在随后的电池循环过程中变成电化学断开状态。

本文研究结果展示了光学散射显微成像技术的优势。与现有表征技术难以表征的缺点对比，光学散射显微成像技术能够追踪快速的非平衡动力学过程。

Merryweather, A.J., Jacquet, Q., Emge, S.P. et al. Operando monitoring of single-particle kinetic state-of-charge heterogeneities and cracking in high-rate Li-ion anodes. Nat. Mater. (2022)

DOI: 10.1038/s41563-022-01324-z

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01324-z

6. Nature Commun.：共掺多孔碳纳米纤维作为金属钾载体用于非水系钾离子电池

在未来的电化学储能系统中，钾（K）金属是一种极具吸引力的碱金属负极材料，有望取代锂金属。然而，循环过程中钾枝晶的不可控生长和体积的变化严重阻碍了其应用。近日，华中科技大学谢佳教授开发并表征了一种具有单分散的二元活性中心以及N和Zn团簇的层次化多孔碳纳米纤维（MSCNFs）。

本文要点：

1）一系列的电化学测试、计算分析和原位/非原位表征表明，这种多孔主体与含锌的二元亲钾中心一起具有以下优点：(1)高亲钾性，导致K原子较好地成核；(2)重量轻，为高K金属提供充足的容纳空间；(3)有效地诱导均匀的电场和平滑的镀钾。

2）结果表明，采用快速热浸渍（1s达到1cm²）工艺可制备出高K负载量(97 wt.%)和高比容量(以铜箔为正极，首次循环为667 mA h g⁻¹，0.05mA cm⁻²)的MSCNF-K复合负极。在对称电池和K-S和K-PPB全电池测试中，所制得的MSCNF-K电极也保持了良好的倍率性能和循环稳定性。

Li, S., Zhu, H., Liu, Y. et al. Codoped porous carbon nanofibres as a potassium metal host for nonaqueous K-ion batteries. Nat Commun 13, 4911 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-32660-y

https://doi.org/10.1038/s41467-022-32660-y

7. Nature Commun.：纳米工程化顺铂递送系统能够在动物模型和口腔癌患者中诱导抗肿瘤反应

尽管口腔鳞状细胞癌(OCSCC)的治疗取得了一系列重要的进步，但目前OCSCC仍是一种难以治愈的疾病。以铂为基础的全身化疗往往会导致剂量限制性毒性(DLT)，并影响生活质量。PRV111是一种基于纳米技术的系统，可用于局部递送顺铂壳聚糖颗粒，其能够穿透肿瘤组织和淋巴通道，并同时避免体循环和毒性。有鉴于此，麻省理工学院Manijeh Goldberg、芝加哥大学Evgeny Izumchenko和Nishant Agrawal1在口腔癌动物模型中评估了PRV11的效果，并随后在OCSCC患者中进行了临床实验。

本文要点：

1）与静脉、腹腔或瘤内给药相比，PRV111可使得顺铂在肿瘤中的保留量升高，而不会提高全身药物水平。研究表明，PRV111能够在皮下和原位肿瘤模型中产生强大的抗肿瘤反应，并使得致癌物诱导的癌前病变完全消退。在一项1/2期、开放标签、单组试验(NCT03502148)中，新佐剂PRV111能够产生显著的疗效(肿瘤体积缩小≥30%)以及保持良好的安全性，在~7天内使得肿瘤缩小69%，有效率超过87%。

2）实验结果表明，PRV111不会产生DLT或与药物相关的严重不良事件，且治疗6个月内未见局部复发。综上所述，该研究表明将PRV111与当前的护理标准相结合可以显著提高OCSCC患者的生存率和健康状况。

Manijeh Goldberg. et al. A nanoengineered topical transmucosal cisplatin delivery system induces anti-tumor response in animal models and patients with oral cancer. Nature Communications. 2022

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31859-3

8. Joule: 应变对混合卤化物钙钛矿相稳定性的影响

全球对能源的需求正在增长，迫切需要充分发挥太阳能等气候中和能源的潜力，以减少温室气体排放和应对气候变化。在这方面，卤化铅钙钛矿成为高效太阳能电池的优秀候选者。然而，这些钙钛矿在连续光照下不稳定，会发生称为离子迁移的过程。离子迁移会导致相位不稳定，阻碍相应设备的长期性能并阻碍商业化。与传统半导体（例如硅）形成鲜明对比的是，它们表现出柔软且无序的晶格，直接影响其光电特性，使其特别容易受到应变的影响。荷兰原子与分子物理研究所纳米光子学中心Bruno Ehrler等人强调了在不同长度尺度上控制卤化铅钙钛矿应变的最常见策略.

本文要点：

1）重点关注压缩和拉伸应变如何影响离子迁移，从而影响混合卤化物钙钛矿中不希望的相分离。研究人员强调减少的晶胞体积和晶格的极化率在抑制相分离中的作用。

2）最后，研究人员突出了一些关于相偏析机制的最令人费解的问题，并提出了有针对性的实验来填补理解上的空白，并讨论了利用这类材料的明显弱点（柔软性和相偏析）作为解决方案的潜力。

Loreta A.Muscarella  et al. The influence of strain on phase stability in mixed-halide perovskites, Joule, 2022.

DOI：10.1016/j.joule.2022.07.005

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S254243512200352X#!

9. Joule: 通过离子液体溶剂化直接稳定形成甲脒基钙钛矿太阳能电池

甲脒三碘化铅（FAPbI₃）钙钛矿的直接稳定的α相形成是构建稳定高效的钙钛矿太阳能电池不可或缺的先决条件。然而，α相的形成受到分子添加剂的高度限制。南京工业大学陈永华等人报道了一种通过使用甲基乙酸铵 (MAAc) 离子液体在分子水平上控制前体溶液来直接制造稳定的FAPbI₃钙钛矿α相的策略。

本文要点：

1）研究发现Ac^-和Pb²⁺之间通过C=O···Pb 螯合的强相互作用使Pb-I 键松弛，从而使甲脒碘化物(FAI) 有效插入到软Pb-I 框架中。

2）分子动力学模拟还表明，前体溶液在 I^- 和 Ac^-之间发生了配位交换，为FAI提供了反应位点。

3）无论湿度如何，采用一步、无反溶剂处理和空气制备方法，相应的光伏电池表现出接近24%的效率。长期运行稳定性超过1000小时。

Lingfeng Chao, et al. Direct and stable α-phase formation via ionic liquid solvation for formamidinium-based perovskite solar cells, Joule, 2022

DOI：10.1016/j.joule.2022.07.008

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435122003555#!

10. Angew：用Operando同步辐射表征电催化氧还原中高密度Cu-N₄活性中心的重构

新兴的单原子中心（SAS）催化剂被认为是最有希望用于阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）氧还原反应（ORR）的铂替代电催化剂。而SAS中的金属负载直接影响整个器件的性能。近日，黑龙江大学付宏刚教授，Lei Wang采用双氮源协同策略设计并合成了一种负载在三维氮掺杂碳纳米管/石墨烯纳米结构上的高密度Cu SAS（Cu-NC/GC）。

本文要点：

1）首先，用聚醚酰亚胺(PEI)对氧化石墨烯(GO)进行改性，然后与碳纳米管(CNTs)形成三维网络结构。随后，甲酰胺和甘氨酸的双氮源被锚定在GO-PEI-CNTs载体上，随后与0.9 mmol Cu²⁺源配位。最后，对其进行冷冻干燥，然后在900 °C的惰性环境下进行热解，以获得Cu-NC/GC。

2）像差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)结合XAS光谱证实了分散在掺氮碳载体上的负载量为5.61 wt%的Cu SAS主要是Cu-N₄构型。

3）在碱性介质中，Cu-N-C/GC催化剂显示0的高起始电位（E_onset），这比相应的单一氮源衍生的催化剂高得多。进一步组装的H₂/O₂ AEMFC可以提供0.9 V的开路电压，324 mW cm^-1的峰值功率密度，以及出色的稳定性。

4）Operando XAS光谱显示了ORR过程中Cu−N₄到Cu−N₄/Cu纳米团簇(NC)再到Cu−N₃/Cu-NC的连续结构转变，可以调整金属原子的d带中心，平衡ORR速率决定步骤的竞争。

Gengyu Xing, et al, Reconstruction of Highly Dense Cu−N₄ Active Sites in Electrocatalytic Oxygen Reduction Characterized by Operando Synchrotron Radiation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202211098

https://doi.org/10.1002/anie.202211098

11. ACS Nano：用于光热转换和成像的大面积纳米纤维膜的有机电荷转移共晶体

有机光热材料集高效光热转换效应和高柔韧性于一体，在基础研究和实际应用中产生了巨大的兴趣。然而，由于复杂的设计、冗长的合成和有限的可编程衬底，它们的实际应用仍然是一个挑战。近日，汕头大学Ming-De Li ，苏州大学Zuoshan Wang ，Ming-Peng Zhuo 选择电子供体苯并呋喃和电子受体2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)通过自下而上的方法成功制备了高性能的有机光热材料，并通过静电纺丝技术将其进一步引入到聚氨酯中形成纳米纤维膜。

本文要点：

1）令人印象深刻的是，从冠烯到F4TCNQ的电子离域为冠烯−F4TCNQ(CF)共晶体产生了0.33 eV的窄禁带，具有理想的近红外吸收。飞秒瞬态吸收证实了瞬态激发态衰变经历内转换(IC)和电荷离解的非辐射衰变，最终返回基态。

2）由于激发 CT 状态的非辐射转变，CF 共晶在 15 秒的短时间内暴露于 0.276 W/cm2 功率密度的 808 nm 激光后温度急剧升高，表明 PCE 高达 69.3%。在功率密度为 0.183 W/cm² 的激光照射下，所制备的 PU 基光热纳米纤维膜的温度从室温迅速升高到 52 °C，PCE 高达 53.7%。

3）此外，CF-PU 纳米纤维膜在 808 nm 激光照射下表现出优异的光稳定性、耐久性和光热性能，为大面积光热膜的制造和光电子领域光热成像的发展提供了一条可行的途径。

Yu Dong Zhao, et al, Organic Charge-Transfer Cocrystals toward Large-Area Nanofiber Membrane for Photothermal Conversion and Imaging, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c06064

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06064

12. ACS Nano：赝电容氮化钒量子点修饰的一维碳笼使高动力学兼容的钠离子电容器

钠离子混合电容器（SIHCs）的电池型阳极和电容型阴极之间的动力学不兼容，严重阻碍了其整体性能输出。基于此，福州大学Hongbing Zhan，中科院福建物构所温珍海研究员将一维N/F共掺碳纤维笼杂化材料(VNQDS@PCNFS-N/F)中的量子级氮化钒(VN)纳米点作为独立阳极，相应的活化N/F共掺碳纤维笼(APCNFS-N/F)作为阴极，构建了一种SIHCs器件。

本文要点：

1）VN量子点与N/F共掺杂的一维导电碳笼的强耦合有效地促进了离子/电子传输和插层−转化−脱层反应，确保了快速的钠存储以克服上述动力学不相容。

2）此外，密度泛函理论（DFT）计算有力地表明，VNQDS@PCNFS-N/F构型中丰富的活性中心很好地促进了Na⁺的吸附/反应活性，从而促进了“本征”和“外在”赝电容，并进一步改善了阳极动力学。

3）组装的SIHC器件在功率密度分别为157.1和9100 W kg⁻¹时，可以获得157.1和95.0 Wh kg⁻¹的高能量密度，具有8000次以上的超长循环寿命。因此，这项工作进一步验证了金属离子混合电容器的动力学兼容电极设计策略的可行性。

Jun Yuan, et al, Pseudocapacitive Vanadium Nitride Quantum Dots Modified One-Dimensional Carbon Cages Enable Highly Kinetics-Compatible Sodium Ion Capacitors, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c05662

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05662