1. Nature Commun.：氧化铈上的高熵金属间化合物作为高效催化剂助力使用CO2的丙烷氧化脱氢
基于二氧化碳（CO2）的丙烷氧化脱氢(CO2-ODP)是一项很有前途的高产丙烯和CO2利用技术。开发用于CO2-ODP的高效催化剂已经引起了科研人员极大的兴趣。近日，北海道大学Shinya Furukawa开发了一种基于高熵金属间化合物(HEIs)的新型催化剂设计概念。HEIs是具有五种或更多元素的多金属合金，并且具有源自母体二元金属间化合物的特定晶体结构。与具有随机原子分布的高熵合金（HEAs）相反，高熵合金可以提供适合CO2-ODP的有序反应环境。
本文要点：
1）为了最大限度地减少不必要的副反应，选择金属间PtSn(一种高选择性DDP催化剂)作为HEI的母体平台。然而，与典型金属的合金化会显著降低Pt的CO2活化能力。因此，PtSn的Pt位点被Ni和Co部分取代，以结合更能活化CO2的金属。这种方法的另一个优点是进一步稀释Pt–Pt位点，以获得更高的选择性。另一方面，PtSn的Sn位置被In和Ga部分取代，增加了混合熵和由此产生的热力学稳定性。当母体金属间化合物的形成熵显著为负（PtSn：∆Hf = 74.0 kJ mol-1）时，特定位置的多重金属化是可能的。
2）由于缓慢的扩散效应，较高数量的组成金属也增强了纳米颗粒的动力学稳定性，这防止了烧结或分离。CeO2被用作催化剂载体，用于轻松捕获二氧化碳和燃烧焦炭。在这种情况下，研究人员证明了具有HEI结构的PtCoNiInGaSn/CeO2催化剂（HEI/CeO2）可以作为一种高效的CO2-ODP型催化剂，表现出优异的催化活性、C3H6选择性、抗焦性、热稳定性和CO2利用稳定性。
Xing, F., Ma, J., Shimizu, Ki. et al. High-entropy intermetallics on ceria as efficient catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane using CO2. Nat Commun 13, 5065 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32842-8
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32842-8
2. Nature Commun.：锂喷发引起的Gpa水平界面应力下固体电解质失效的可视化
固体电解质有望实现高性能的锂(Li)金属电池，但存在锂丝渗透问题。这种速率相关失效的机制，特别是锂沉积的电化学-机械攻击的影响，目前仍然让人难以捉摸。基于此，厦门大学王鸣生教授，杨勇和华中科技大学Hui Yang采用单晶LLZO作为研究模型，构建了Li|LLZO|CC纳米电池，通过透射电子显微镜对界面动力学进行了横截面观察。
本文要点：
1）通过原位可视化各种界面行为，并与锂沉积诱导的应力联系在一起，研究发现，这种应力高度依赖于局部电流密度和机械约束。研究人员揭示了这种应力在稳定Li和LLZO界面中的双重作用：通过蠕变实现均匀的Li沉积(正作用)和在单晶LLZO中引发裂纹和Li渗透(负作用)。后者提供了高达GPa甚至10 GPa水平的应力的强有力证据，化学机械模拟也证实了这一点，无论表面缺陷大小如何，LLZO都可以通过解理来破裂。
2）通过弱化机械约束，我们证明了在电流密度高达A·cm−2水平时，Li的沉积是无损伤的。在这些对比实验的基础上，研究人员还提出了通过Li|SE界面的快速质量/应力释放来提高SE的CCD的可能途径。
Gao, H., Ai, X., Wang, H. et al. Visualizing the failure of solid electrolyte under GPa-level interface stress induced by lithium eruption. Nat Commun 13, 5050 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32732-z
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32732-z
3. Nature Commun.：手指启发的刚性-柔性混合触觉传感器在高频下具有优异的灵敏度
在各种柔性触觉传感器中，压电触觉传感器具有动态力检测响应速度快的优点。然而，它在高频动态刺激下灵敏度较低。近日，受动物和人的手指结构(由嵌入肌肉中的骨骼组成)的启发，厦门大学Wei Zhou，Lifeng Qin，香港城市大学王钻开教授展示了一种超灵敏压电触觉传感器，该传感器采用了刚性-柔性混合力传输层结合柔性底部基板。
本文要点：
1）一些研究表明，刚性结构可以有效地提高柔性触觉传感器的性能，例如一种使用刚性力柱的软压阻触觉传感器，成功地实现了法向力和剪切力的检测。然而，这种刚性-柔性混合设计还没有用于压电触觉传感器中，用于高灵敏度的动态刺激检测。研究人员证明了这种混合结构不仅显著增强了高频动态力的传输，而且在新的d31工作模式下，而不是传统的d33模式下，为压电传感层带来了放大的灵敏度。
2）这种软硬混合触觉传感器(RSHTS)表现出346.5 pC N-1的超高灵敏度、5–600 Hz的宽带宽和0.009–4 N的宽力范围，约为d33模式下理论极限灵敏度的17倍。此外，研究人员还证明了基于RSHTS的机器人手可以实现多个力方向的实时检测。因此，这种仿生触觉传感器在机器人高灵敏操作的广泛动态触觉传感中具有很大的潜在应用。
Zhang, J., Yao, H., Mo, J. et al. Finger-inspired rigid-soft hybrid tactile sensor with superior sensitivity at high frequency. Nat Commun 13, 5076 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32827-7
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32827-7
4. Nature Commun.：通过设计仿生多层界面蒸发器实现高效发电
水分蒸发是一种随时随地都会发生的自然相变现象。通过利用水和具有定制的结构、化学和热特性的材料之间的相互作用，人们已经进行了大量研究来从这种无处不在的过程中获取能量。近日，香港城市大学王钻开教授，东北林业大学Zhuangzhi Sun，Hai peng Yu，Zhaoxin Li开发了一种简单高效的界面蒸发驱动纳米发电机（IENG ）,实现了分层功能化，并引入了仿生陷光结构用于光热发电。
本文要点：
1）IENG底部由用于供水的多孔离子水凝胶制成，中间层具有多壁碳纳米管(MWNT), MXene用于更高的导电性，顶部纳米纤维层由用于热和发电的MWNT组成。
2）这种设计利用了蛾眼表面的捕光结构，对太阳光的反射几乎为零，有助于实现96.7%的高光吸收效率，以及在1个太阳的光照强度下2.78 kg m-2 h-1的出色水分蒸发率。由于高蒸发率， IENG在改进的条件下表现出11.8 μW cm-2的输出功率密度，比目前报道的平均值高6.8倍以上。
所开发的设备展示了开发自然界面蒸发驱动的发电系统的新概念，并作为从外部环境的多个来源获取能量的突破性尝试。
Sun, Z., Han, C., Gao, S. et al. Achieving efficient power generation by designing bioinspired and multi-layered interfacial evaporator. Nat Commun 13, 5077 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32820-0
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32820-0
5. Nature Commun.：活字印刷法合成高熵单原子催化剂
将多个孤立的金属原子可控地锚定到单个载体中展现了科学和技术机会，然而，目前很少有报道实现用多个单个金属原子合成催化剂，其仍然极具挑战。近日，海南大学田新龙教授开发了一种通用的活字印刷方法，通过将单个金属原子从印刷模板转移到多孔氮化物掺杂的碳载体上来合成具有多达11种不同金属元素的多个金属SACs（将单个催化剂中具有超过5种金属元素的SACs定义为高熵单原子催化剂（HESACs)。
本文要点：
1）在加热下，单个金属原子从印刷模板点对点转移到碳载体上，产生多种元素的均匀混合物。正如预期的那样，制备的HESACs具有均匀分散的单一金属原子的典型特征，尽管暴露于许多其他金属，这些金属通常会引起聚集。此外，通过调整印刷模板的数量和类型以及热解温度，研究人员还从五种金属到十一种金属生产HESACs。
2）值得注意的是，作为一个例子，所制备的五元HESACs (FeCoNiCuMn)催化剂对于ORR和组装的锌空气电池都显示出良好的活性和耐久性。而五元HESACs (FeCoNiCuMn)催化剂的强ORR性能应归因于丰富的活性中心和不同活性中心之间的协同效应。
这一工作拓宽了单原子催化剂的家族，为研究具有多种组成的高效单原子催化剂开辟了一条途径。
Rao, P., Deng, Y., Fan, W. et al. Movable type printing method to synthesize high-entropy single-atom catalysts. Nat Commun 13, 5071 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-32850-8
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32850-8
6. Angew：自组装Aza-硼-亚甲基二吡咯用于铁死亡增强的声动力治疗
凋亡抑制蛋白的存在会使癌细胞对凋亡产生抗性，进而严重影响声动力治疗(SDT)的抗肿瘤效果。有鉴于此，上海大学向慧静教授、陈雨教授和南洋理工大学赵彦利教授开发了一种基于Aza-硼-亚甲基二吡咯染料(Aza-BDY)的智能抗癌纳米平台，其能够通过半胱氨酸(Cys)饥饿实现铁死亡增强的 SDT。
本文要点：
1）经肿瘤细胞内吞后，Aza-BDY既可作为铁死亡的诱导剂，又可作为治疗肿瘤的声敏剂。Aza-BDY对Cys的特异性响应能够有效破坏氧化还原稳态，进而启动细胞铁死亡。
2）与此同时，所释放的声敏剂能够在超声照射下进行高效的SDT和增强铁死亡。体内外研究结果表明，消耗Cys和产生的单线态氧(1O2)具有协同作用，能够显著诱导肿瘤细胞死亡，抑制肿瘤增殖，抑制率高达97.5%。
Changwen You. et al. Self-Assembled Aza-Boron-Dipyrromethene for Ferroptosis-Boosted Sonodynamic Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2022
DOI: 10.1002/anie.202210174
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210174
7. Angew：2D有序介孔二氧化钛纳米片上全暴露单原子层金属簇的合成
具有高暴露度、高可及性和高稳定性的贵金属簇催化剂在基础研究和工业应用中都至关重要。贵金属团簇作为连接原子和纳米粒子的纽带，具有独特的性质，包括原子级的精密结构、高的比表面积和低的金属-金属配位数，近年来引起了人们极大的关注。近日，复旦大学李伟首次采用巯基单胶束界面组装策略在2D介孔二氧化钛（TiO2）纳米片上合成了完全暴露的单原子层铂（Pt）簇。
本文要点：
1）这种方法的关键特征是精细调节Pt前体在NaCl晶体表面有序介观结构内的共组装。同时，巯基与Pt离子之间的强相互作用使得在还原过程中通过S-配位和稳定作用在2D mTiO2纳米片的孔表面形成完全暴露的SAL Pt簇。
2）合成的SAL-Pt@mTiO2纳米片表现出锚定在超薄2D纳米片(~ 7 nm)中的均匀原子层Pt簇(~ 1.2 nm)，具有高表面积(139 m2·g-1)、大孔径(~ 25 nm)和高分散性(~ 99%)。令人印象深刻的是，这种简单的巯基单胶束界面组装策略对制备完全暴露的SAL金属簇具有一定的普适性，包括2D介孔纳米片上的Pd和Au簇。
3）值得注意的是，研究人员证明了这种完全暴露的SAL-Pt@mTiO2纳米片作为4硝基苯乙烯氢化中的高级催化剂具有高催化活性(TOF高达2424 h-1)、对4-氨基苯乙烯的100%选择性、良好的稳定性以及在相对温和的条件下(25°C，10bar)对硫脲中毒的抵抗性。
Linlin Duan, et al, Synthesis of Fully Exposed Single-Atom-Layer Metal Clusters on 2D Ordered Mesoporous TiO2 Nanosheets, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202211307
https://doi.org/10.1002/anie.202211307
8. Angew：实现锌离子电池显著晶体再取向和高效阳离子迁移的阴离子陷阱工程
锌电池被认为是未来电源的潜在候选，然而其锌负极上存在大量的锌枝晶/副产物以及面临缓慢的Zn2+转移/扩散和低能量密度等问题。近日，暨南大学麦文杰教授，香港城市大学支春义教授首次提出了一种“阴离子陷阱”策略，通过使用β-CD作为ClO4-的主体试剂来改善锌离子电池的性能。
本文要点：
1）理论计算、光谱表征和ITC测量明确证明了β-CD疏水内腔与ClO4-阴离子之间的主客体相互作用以及β-CD@ClO4-复合物的形成。
2）由于固定化ClO4-的均匀分散，Zn2+迁移数从0.457显著提高到0.878，显著减轻了电极表面附近的阳离子损耗，抑制了随机枝晶生长。更引人注目的是，β-CD@ClO4-复合物通过控制不同晶面上的生长速率，抑制Zn枝晶的出现以及包括HER和腐蚀行为在内的副反应，使得平面Zn (002)优先暴露。
3）β-CD@ClO4-复合物的独特结构进一步导致Zn||Zn对称电池(在1 mA cm-2/1 mAh cm-2和5 mA cm-2/5 mAh cm-2下分别超过1000 h和350 h，超过10倍增强)和Zn-MnO2全电池(比容量最大增强57%，1000次循环的长循环时间和63.9%的保留率)的性能显著提高。
这项工作强调了控制含水电解质中阴离子行为以实现无枝晶锌沉积的重要性，并为电解质设计提供了新的见解，以实现水系电池的高性能。
Meijia Qiu, et al, Anion-trap Engineering toward Remarkable Crystallographic Reorientation and Efficient Cation Migration of Zn Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202210979
https://doi.org/10.1002/anie.202210979
9. Angew：内置电场下氮掺杂WO3上多元醇基生物质光电催化重整生成CO和H2
从可再生和丰富的生物质中产生CO和H2代表了一种可持续的方式，但是在温和的条件下仍然具有挑战性。近日，大连理工大学Min Wang报道了在室温下使用分离式光电化学(PEC)电池将生物质光电催化重整为CO和H2。
本文要点：
1）在这种分开的PEC电池中，光生空穴在光阳极表面迁移，用于将生物质氧化成CO和H+，光生电子从光阳极流入阴极，用于将H+还原成H2。通过膜隔离，在阴极室中获得高纯度的H2，在阳极室中获得CO。
2）研究发现在不需要有机溶剂的情况下，六方WO3可有效将水中生物质通过PEC氧化为CO，为了提高PEC效率，通过氮掺杂来调节WO3光阳极的结构极性，建立内部电场，有效地改善了光生载流子的分离和转移。
3）与原始WO3(55 mmol m-2 h-1的CO析出率)相比，N-WO3在偏压为0 V时实现了88 mmol m-2 h-1的CO析出率和70 %的选择性。在AM 1.5G照明，1.2 V下，具有N-WO3光阳极和Pt箔阴极的分离式PEC电池稳定地产生析出速率为237 mmol m-2 h-1、纯度> 99.99%的H2，并产生析出速率为45 mmol m-2 h-1、H2/CO比为约5 : 1的CO。
Fanhao Kong, et al, Photoelectrocatalytic Reforming of Polyol-based Biomass into CO and H2 over Nitrogen-doped WO3 with Built-in Electric Fields, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202210745
https://doi.org/10.1002/anie.202210745
10. Angew：一种在-60℃下工作的可充电LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2| |石墨电池
由于石墨负极仍存在的一些问题，锂离子电池（LIBs）的可充电性在低温下仍具有挑战性。近日，北京航空航天大学朱禹洁教授，华中科技大学Xiao Ji通过合理设计电解液，利用锂-溶剂共嵌入石墨，实现了在-60 ℃低温下的可充电NCM-石墨电池
本文要点：
1）结果表明，在没有完全剥离锂离子的溶剂化壳层的情况下，锂-溶剂共插层过程与配方电解液中石墨上形成的极薄SEI层结合，导致具有低电荷转移活化能(~0.23 eV atom-1)的小界面电阻。
2）由于石墨的层间距扩大以及Li-离子和石墨在Li-溶剂共嵌入时相互作用减弱，溶解的Li-离子在石墨内的扩散面临非常低的能垒(~0.09 eV atom-1)，这导致几乎与温度无关的化学扩散系数。
3）上述优点使石墨||Li半电池能在-60 ℃下稳定充放电，并保持73.7%的室温容量。因此，相对于其室温容量，NCM | |石墨全电池表现出58.3%的容量保持率，在低至-60 ℃的温度下具有稳定的充放电性能。
这项工作提出了一种在极低温度下实现可充电石墨基LIBs的有效方法。
Yusi Yang, et al, Rechargeable LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2||Graphite Batteries Operating at -60 ˚C, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202209619
https://doi.org/10.1002/anie.202209619
11. AEM：强度-韧性组合的晶粒滑移衍生网络拓扑用于柔性钙钛矿薄膜
大多数材料的韧性和强度通常是相互排斥的。虽然自然界中的木材、骨骼和珍珠层等生物材料通过形成分层多尺度（纳米到宏观）结构而表现出优异的韧性，但从材料合成中同时获得优异的强度和韧性是一个巨大的挑战。苏州大学Yanhui Lou，Xiaodong Su以及Guifu Zou等人通过将透明质酸钠引入有机金属卤化物钙钛矿薄膜中，观察到一种网络拓扑结构，从而大大提高了其强度和韧性。
本文要点：
1）拉伸应力下的晶粒滑移和晶粒细分旨在耗散系统能量并赋予钙钛矿薄膜显著的韧性。同时，由透明质酸钠通过强相互作用连接的细分晶粒导致钙钛矿薄膜的高强度。
2）结果，钙钛矿薄膜表现出稳健的增强，断裂伸长率从1.58%提高到5.02%，断裂强度从23.13提高到55.25 MPa。值得注意的是，在2 mm曲率半径下弯曲6000次后，倒置柔性钙钛矿太阳能电池的效率达到20.01%，并保持初始效率的 90%。
3）这项工作设计了一种拓扑结构，以克服用于可穿戴电子产品的钙钛矿薄膜的韧性和强度之间的冲突。
Lu, Z., Lou, Y., Xiao, L., Xu, X., Wang, C., Li, L., Su, X., Zou, G., Grain-Slip Derived Network Topology to Remarkable Strength–Toughness Combination of Perovskite Film for Flexible Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2022, 2202298.
DOI：10.1002/aenm.202202298
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202202298
12. AEM：阳离子无序或取代引发Li3NbS4中的阴离子氧化还原活性
锂离子电池广泛应用于各种场合，需要不断改进电极材料以获得更高的能量密度。为了实现这一目标，近十年来，人们一直在研究富锂层状氧化物，这些氧化物由于累积的阳离子和阴离子氧化还原活性而表现出高容量。然而，关于这些锂驱动的阴离子氧化还原反应，在活化过程和循环的长期后果方面，仍有几个问题没有得到解决。近日，法兰西学院Jean-Marie Tarascon用陶瓷的方法合成了一种新的Li3NbS4多晶型，它与Li3NbO4同构。
本文要点：
1）令人惊讶的是，这种化合物在氧化过程中没有表现出任何电化学活性，这与通过机械合成获得的无序多晶型相反。这种性能差异的原因最初与两个参数有关，即颗粒大小和/或阳离子无序程度。
2）研究人员通过电化学还原在有序晶型中诱导阳离子无序(即，在不改变颗粒大小的情况下)，在阳离子无序和化合物氧化可能性之间建立直接联系。对电荷补偿机理的XPS研究表明，Li3NbS4晶型的氧化是通过阴离子硫氧化还原机理进行的。此外，研究人员利用密度泛函理论（DFT）合理解释了这两种晶型之间的电化学活性差异。事实上，这种无序诱导了费米能级上的电子能级的杂化，从而增强了结构中的电子离域，从而触发了电化学活性。
3）最后，研究人员还证明了通过实现Li3NbS4/FeS固溶体来激活Li3NbS4的阴离子氧化还原的可能性。尽管人们对无序岩盐化合物中的阴离子氧化还原过程进行了广泛的研究，但这项研究首次能够在d°化合物中发现阳离子无序的影响，该化合物的活性完全由一个纯粹的阴离子电化学过程触发。
通过无序激活阴离子氧化还原的可行性为固态化学家提供了一个新的广阔的设计空间，用于制备新的高容量富锂硫化物化合物，这些化合物也是基于硫化物的电解液制造固态电池的梦寐以求的产品。
Thomas Marchandier, et al, Triggering Anionic Redox Activity in Li3NbS4 Through Cationic Disordering or Substitution, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201417
https://doi.org/10.1002/aenm.202201417
