1. Nature Energy: 超25%效率！绿色溶液制备α-FAPbI3钙钛矿电池
目前钙钛矿薄膜的制备大多数是基于高沸点的DMSO和DMF加工的。乙醇 (EtOH) 是一种高极性、低沸点的质子溶剂，可用作无毒、绿色的沉积溶剂钙钛矿层。然而，虽然大多数烷基铵可以溶解含有碘化甲脒 (FAI) 的卤化物在纯 EtOH中，PbI2不溶于EtOH。因此无法使用EtOH 作为溶剂用于沉积甲脒三碘化铅 (FAPbI3) 钙钛矿薄膜。因此，韩国蔚山国家科学技术研究所Sang Il Seok和Yonghui Lee等人使用EtOH作为溶剂，设计和合成一种能够溶剂化PbI2通过路易斯酸碱相互作用，来制备稳定的FAPbI3钙钛矿前体。
本文要点：
1）通过共同添加特定量的二甲基乙酰胺的溶液(DMA) 和烷基氯化铵 (RNH3Cl) 在 EtOH 中，作为溶剂。形成均匀致密的FAPbI3薄膜，无需滴加反溶剂。
2）基于SnO2电子传输层和RNH3Cl物种的最佳组合，器件的光电转换效率（PCE）达到 25% 以上。DMF是常规 DMF/DMSO 中的主要溶剂，而使用量相对较少的 DMA作为本研究中的络合剂，DMSO 是一种绿色溶剂，可用作替代络合剂。基于以上策略可以实现钙钛矿薄膜的绿色制备。
Yun, HS., Kwon, H.W., Paik, M.J. et al. Ethanol-based green-solution processing of α-formamidinium lead triiodide perovskite layers. Nat Energy (2022).
https://doi.org/10.1038/s41560-022-01086-7
2. Nature Materials：BiOI-BiVO4光电化学分解CO2和H2O
人们发展了能够直接制备太阳能燃料的光电化学器件，但是通常光电化学器件面临着浸入式吸光材料具有非常有限的稳定性问题，导致光电化学器件的实用化面临困难和挑战。有鉴于此，剑桥大学Erwin Reisner、Judith L. MacManus-Driscoll、帝国理工学院Robert L. Z. Hoye等报道发展了一种能够稳定制氢超过1个星期的光电器件，这种器件将BiOI光吸收材料与高效率的氧化物材料和石墨导电胶结合，因此这种器件能够用于制氢和CO2还原催化反应，而且导致该器件性能衰减的原因变为催化剂降解。
本文要点：
1）作者创新的设计了由多个像素点构成的光电器件，这种多像素光电器件展示了比传统单个光电器件更加优异的光电流、起始电压、器件稳定性。
2）这种含有多个BiOI光阴极和BiVO4光阳极的串联光电器件能够在无偏压的条件稳定的进行长达240 h的水分解，而且当使用Cu92In8合金催化剂构建器件，能够从CO2生成合成气。
Andrei, V., Jagt, R.A., Rahaman, M. et al. Long-term solar water and CO2 splitting with photoelectrochemical BiOI–BiVO4 tandems. Nat. Mater. 21, 864–868 (2022)
DOI: 10.1038/s41563-022-01262-w
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01262-w
3. Nature Nanotechnology：掺杂导致石墨烯/MoO3异质结的拓扑极化子变化
通过控制载流子的浓度能够有效的引发材料的相变和调节其光电性质，此外控制载流子浓度还可以引发光子体系中光学响应的拓扑变化。有鉴于此，国家纳米科学中心戴庆(Qing Dai)、Hai Hu、斯坦福大学Renwen Yu、巴塞罗那科学技术学院F. Javier García de Abajo等报道在石墨烯/α-MoO3二维异质结的混合性极化子同频色散轮廓的拓扑变化。
本文要点：
1）通过化学调节石墨烯的掺杂量，发现由于掺杂作用影响极化子的杂化，导致等频极化子的拓扑表面结构形状从开放变为闭合。此外，当改变底物时，极化子的色散轮廓形状主要表现为平坦结构，因此验证了极化子的传播呈现可调控的无衍射形式特点，并且能够实现对光学轮廓拓扑结构的局部进行控制。
Hu, H., Chen, N., Teng, H. et al. Doping-driven topological polaritons in graphene/α-MoO3 heterostructures. Nat. Nanotechnol. (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01185-2
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01185-2
4. Nature Nanotechnology综述：MOF/COF膜材料在气体分离领域的发展
耶拿大学A. Knebel、汉诺威莱布尼兹大学J. Caro综述报道与分子筛膜区别的MOF和COF膜材料在分子筛分领域的发展情况。
本文要点：
1)由有机-无机组分形成的MOF复合材料和全部为有机成分构成的COF膜材料具有强大的气体分离功能，在目前的气体分离膜领域起到突破性的进展。与分子筛不同，人们不仅能够在膜担载基底上生成纯MOF和COF，而且能够与聚合物混合形成聚合物-填料复合材料。目前人们成功的合成了超过100000种不同结构的量身定制的MOF和COF材料，而且通常在低于100 ℃抽真空处理就能够活化多孔结构。
2)人们报道了多种多样的MOF/COF膜合成方法，比如溶剂热合成、晶种介导生长、反扩散（counterdiffusion）等，其中逐层浸渍和喷涂，化学和物理气相沉积，电化学生长等方法具有大规模化的前景。
此外，人们合成了具有电场或者光等外部物理刺激响应的膜材料，这种膜的优势在于能够对刺激作用产生响应能力，为性能无法令人满意的分子分离材料打开全新的领域方向。
3)能够可控进行气体穿透的膜材料是MOF/COF材料的另一个性质，能够实现自适应能力的分离过程。MOF/COF离子对于聚合物非常适配，因此能够搭建混合膜。但是这些膜材料并不是简单的MOF-聚合物混合物，其中包括交联或者表面修饰等聚合物-MOF/COF填料相互作用。
Knebel, A., Caro, J. Metal–organic frameworks and covalent organic frameworks as disruptive membrane materials for energy-efficient gas separation. Nat. Nanotechnol. (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01168-3
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01168-3
5. Nature Nanotechnology：MOF衍生多孔碳实现高性能太阳能集水体系
通过太阳能驱动的吸附方式进行集水AWH（atmospheric water harvesting）为干旱地区面临的淡水危机提供一种解决方案，构建每天能够实现多重水分吸附-脱附循环的AWH器件实现提高集水效率是解决人们水源需求的关键。但是由于在吸附剂的被动式水收集过程中，水分子的吸附-脱附动力学比较缓慢，导致发展具有快速水分吸附-脱附循环的AWH器件具有非常大的挑战。有鉴于此，南京大学朱嘉、徐凝等报道基于MOF衍生化得到的纳米多孔碳作为水分吸附材料，实现了快速的水分吸附动力学和优异的光热性能，因此构建高产量的AWH器件。
本文要点：
1)通过降低扩散阻碍，在优化结构的AWH器件（吸附位点占比达到40 %、~1 nm孔）实现了优异的水分子吸附动力学。此外，由于优异的太阳能生热功能和较高的导热性能，这种碳基吸附材料还具有快速水分子脱附动力学。这种纳米多孔碳基AWH器件的快速循环集水器能够在一个模拟太阳光条件和30 % RH相对湿度实现0.18 L kgcarbon-1 h-1的集水性能（水吸附的时间为45 min，在一个模拟太阳能10 min脱附水分）。
2)这种设计策略为发展高产率的高性能生产干净水体系的太阳能驱动AWH器件提供帮助。这种方法对多种多样的碳材料具有普适性，能够为将更多MOF衍生的纳米材料用于集水。
Song, Y., Xu, N., Liu, G. et al. High-yield solar-driven atmospheric water harvesting of metal–organic-framework-derived nanoporous carbon with fast-diffusion water channels. Nat. Nanotechnol. 17, 857–863 (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01135-y
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01135-y
6. Nature Nanotechnology：垂直方向电场调节二维半导体能带
人们发现对原子层厚度的薄层半导体垂直方向电场能够调节半导体的电子能带结构，比如通过垂直方向电场，能够在本征能带为0的双层石墨烯中打开形成一定的能带。但是，目前人们无法通过相同的机理打开其他二维材料的能带，这是因为目前器件无法达到所需的电场强度。有鉴于此，日内瓦大学Alberto F. Morpurgo等报道为了解决这个局限性，设计了一种双重离子门控晶体管器件（double ionic gated transistors），能够形成高达3 V nm-1的电场强度。通过这种器件，能够实现连续性的抑制少层半导体过渡金属层状化合物WSe2（双层-七层）的带隙，将半导体带隙的数值从1.6eV降低至0 eV。
本文要点：
1）通过对少层二维WSe2的垂直方向施加较强的电场（接近3 V nm-1），实现了对高达1.6 eV半导体能带进行淬灭。这项工作展示了控制二维半导体材料能带的一种好方法。
2）这种在二维半导体材料以可逆的方式施加强电场的性质对于未来的研究具有广阔的应用前景。因为目前相当多的理论计算研究结果预测，当对原子层厚度晶体加入与本实验强度类似的电场，能够显著的调节原子层厚度材料的电子性质。比如，TMD以及其他二维材料的拓扑结构转变、调节vdW材料以及vdW材料异质结的磁各向异性/磁激子的拓扑电荷/控制电子结构等。但是目前这些理论预测结果还没有引起学术界的研究兴趣，因为这种研究需要使用比目前实验中常用强度高一个数量级的电场强度。
这项研究解决了可控电场强度的问题，为实验探索大量未知的电子性质提供机会和可行。
Domaretskiy, D., Philippi, M., Gibertini, M. et al. Quenching the bandgap of two-dimensional semiconductors with a perpendicular electric field. Nat. Nanotechnol. (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01183-4
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01183-4
7. Nature Nanotechnology：外延生长法合成单层“马赛克”二维材料异质结
控制二维异质结的生长对于研究奇异物理现象和发展新型器件非常关键，但是目前合成二维异质结材料仍具有较大的挑战。有鉴于此，湖南大学段曦东等报道设计合成方法制备单层二维材料的“马赛克”型异质结。通过激光图案化的方法和各向异性热化学刻蚀技术构建周期性的三角形孔，这种方法能够精确的控制孔的尺寸和原子级的干净边界，这种边界可以作为模板进行外延生长其他二维晶体，从而得到具有原子级异质结界面的单层异质结。
本文要点：
1)通过系统的微结构研究和光谱表征，作者发现马赛克型异质结中表现周期性变化的化学组成、晶格应力、电子能带结构。
2)这种精确控制合成单层马赛克型异质结的方法为调节原子层二维晶体的能带结构、在空间上调节二维晶体的轮廓提供机会，为研究和发展由二维异质结材料组成的复杂结构器件和集成电路提供平台。
Zhang, Z., Huang, Z., Li, J. et al. Endoepitaxial growth of monolayer mosaic heterostructures. Nat. Nanotechnol. 17, 493–499 (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01106-3
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01106-3
8. Nature Catalysis：旋转圆盘电极、膜电极表征电催化剂的异同
燃料电池以及电解水技术是具有价格竞争性的技术，为了实现其大规模应用，发展高效率的氢气氧化/制氢/氧还原/制氧电催化剂非常重要的工作。通常测试电催化剂的催化活性和耐久性需要使用旋转圆盘电极（RDE）或者膜电极（MEA）。RDE是一种快速和广泛使用的技术，MEA通常比较复杂，但是MEA的测试条件更加接近实际情况。
有鉴于此，慕尼黑工业大学Hany A. El-Sayed等总结了目前研究电催化剂性能和耐久性的普适性测试技术，并且比较了RDE、MEA测试结果的区别。
本文要点：
1)通过电催化的方式制备氢气和催化氢气的转化是低碳未来的关键技术，获取更加经济的氢气和氢气高效利用主要依赖于两种方式：分解水、燃料电池。燃料电池和水电解槽通常在酸性/碱性电解液中工作，目前研究酸性/碱性体系电催化剂的技术和方法通常是相同的。由于目前阴离子交换膜电催化体系主要的挑战是发展新型离子聚合物和提高聚合物的寿命，因此作者在这项综述中主要考察质子交换膜燃料电池（PEMFC）、质子交换膜水电解槽（PEMWE）。在PEMFC中，氢气在阳极Pt电催化剂氧化，得到电子和H+，随后H+通过质子传输膜向阴极移动，电子从外电路中向阴极转移产生电能；在PEMWE中，反应的方向与PEMFC恰好相反。
目前PEMFC和PEMWE中都需要使用昂贵稀少的Pt族金属作为催化剂，因此发展高活性含有较少贵金属含量的试剂级催化剂是至关重要，这需要可靠的方法评价催化剂的活性和稳定性。
2)作者总结了RDE技术适用的条件，以及如何避免对结果产生不恰当的解释。随后，展示了目前适用MEA方法测试氢/氧电催化剂面临的挑战，提出电催化剂早期发展过程中应该更多的使用MEA测试技术和方法。
Timon Lazaridis , Björn M. Stühmeier, Hubert A. Gasteiger and Hany A. El-Sayed, Capabilities and limitations of rotating disk electrodes versus membrane electrode assemblies in the investigation of electrocatalysts, Nat Catal 5, 363–373 (2022)
DOI: 10.1038/s41929-022-00776-5
https://www.nature.com/articles/s41929-022-00776-5
9. Angew：金掺杂对原子级精确银纳米团簇双光子吸收和发光的影响
贵金属纳米团簇的组成可以进行原子级的精确控制。然而，要创建具有预定义光学性质的纳米团簇，需要对其结构-性质关系进行全面描述。近日，波兰弗罗茨瓦夫理工大学Joanna Olesiak-Banska等通过组合实验研究和时间相关的密度泛函理论模拟 (TD-DFT) 报告了金原子掺杂对银纳米团簇的单光子和双光子吸收 (TPA) 和发光特性的影响。
本文要点：
1）作者合成了一系列 Ag25-xAux(DMBT)18 纳米团簇，其中 x=0、1 和 5-10。对于 Ag24Au1(DMBT)18，研究发现中心 Au 掺杂剂的存在强烈影响线性和非线性光学性质，增加了未掺杂银纳米团簇的光致发光量子产率和双光子亮度。
2）将单光子和双光子实验研究与TD-DFT模拟进行比较，详细理解了Au掺杂对原子级精确银纳米团簇的结构和光学特性的影响。
3）由于具有改进的双光子吸收和发光，合成的原子级精确的 AuAg 合金可以用作稳定的发光探针，例如，用于第二生物窗口中的生物成像。
Anna Pniakowska, et al. Gold-doping effect on two-photon absorption and luminescence of atomically precise silver ligated nanoclusters. Angew. Chem. Int. Ed., 2022
DOI: 10.1002/anie.202209645
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202209645
10. Angew：作为锂硫电池硫主体的高熵普鲁士蓝类似物及其氧化物家族
在锂硫（Li-S）电池材料领域中，将高熵引入普鲁士蓝类似物（PBAs）尚未引起人们的关注。近日，基于五种金属阳离子（Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+和Zn2+）和K3[Fe(CN)6]，扬州大学庞欢教授开发了以水为溶剂，通过简单的共沉淀法成功合成了从二元到高熵的16种PBAs。
本文要点：
1）在这些PBA中，研究人员选择了四种PBA，基于X射线吸收精细结构(XAFS)光谱研究了不同金属的引入对配位环境的影响，结合元素图谱分析证实了所有金属的成功引入。
2）研究人员将NiFe-、NiCuFe-、CoNiCuFe-和CoNiCuMnZnFe-PBA（HE-PBA）纳米立方体用作Li-S电池的硫主体材料。LiPS吸附、原位紫外可见(UV-vis)和循环伏安(CV)测量表明，HE-PBA不仅可以作为多硫化物固定剂来增强对多硫化物穿梭效应的抑制，而且可以作为催化剂来促进多硫化物的转化。电化学测试表明，HE-PBA-S正极具有优异的性能，在0.1C下循环200次后，容量达到570.9 mAh·g-1。
3）此外，PBA作为牺牲前驱体，可以控制从二元到六元的多种纳米立方结构金属氧化物的合成，为其他PBA衍生物的合成提供了实践指导。
这种从共沉淀和热解方法中获得的广泛的新材料可以促进PBA体系研究的进一步发展，并为硫主体材料的选择提供有价值的参考。
Meng Du, et al, High-Entropy Prussian Blue Analogues and Their Oxide Family as Sulfur Hosts for Lithium-Sulfur Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202209350
https://doi.org/10.1002/anie.202209350
11. AM：3D打印的高模数高导电性纳米结构固体聚合物电解质
先进的固态储能设备的发展取决于找到新的方法来生产和制造可伸缩的、高模数的固态电解质，这些固态电解质可以同时提供高离子导电性和坚固的机械完整性。近日，新南威尔士大学Cyrille Boyer，Nathaniel Corrigan，Dipan Kundu报道了一种高效的一步法制备固体聚合物电解质的工艺，该固体聚合物电解质由嵌入在刚性交联聚合物基质中的纳米级离子传导通道组成，通过数字投射3D打印。
本文要点：
1）利用可见光介导的聚合诱导微相分离方法，制备了具有高度可调纳米结构的两个化学独立的纳米结构域的材料。通过制备含有用离子液体膨胀的聚氧化乙烯结构域的材料，获得了具有突出的室温（22 °C）剪切弹性系数（G‘>108Pa）和离子电导率（σ）高达3×10-4 S/cm的的坚固固体聚合物电解质。
2）具有纳米结构的3D打印电解质被制备成定制的几何形状，并应用于对称的碳超级电容器，展示了制造的可扩展性和电解液的功能。重要的是，这些高性能材料是使用廉价的商用3D打印机按需制造的，这使得具有定制几何形状的固体聚合物电解质可以方便地进行模块化设计。
Kenny Lee, et al, 3D Printing Nanostructured Solid Polymer Electrolytes with High Modulus and Conductivity, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202204816
https://doi.org/10.1002/adma.202204816
12. Nano Lett.：表面等离激元干涉的纳米级谷调制
二维（2D）材料中的激子有助于开发改进的光电器件，已引起广泛的关注。以前的报告基于直接激发，其中平面外照明投射均匀的单模光斑。然而，由于光学衍射极限，最小光斑尺寸为几微米，抑制了纳米级激子的精确操纵和控制。近日，东南大学Tong Zhang等报道了引入面内相干表面等离激元干涉（SPI）场来远程激发和调制激子。
本文要点：
1）作者展示了六方氮化硼-二硫化钨-六方氮化硼（hBN-WS2-hBN）异质结构谷态的最先进的远程激发和近场调制。谷激子在耦合的金纳米颗粒-微板系统中在几纳米区域内通过三束SPI处理。通过调整 SPI 相位差可以观察到选择性多态谷调制。
2）与平面外光相比，统一的平面内SPI表明空间体积更紧凑，并且为单个或一组设备调制提供了丰富的模式选择。
该结果不仅为在纳米级操控和编码激子态建立了一个基本平台，而且提供了面对全光集成谷电子芯片的新途径用于未来的量子计算和信息应用。
Huan-Li Zhou, et al. Nanoscale Valley Modulation by Surface Plasmon Interference. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01442
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01442
