1. Nature：筛选具有普适性的不对称催化剂
在过去的半个世纪以来，不对称催化领域得到快速发展，并且人们能够高效率的合成手性结构、药物、天然产物。人们发现能够对广泛的底物种类具有较好的选择性的不对称催化反应非常少见。而且并非巧合的是，这些具有普适性的不对称催化反应对合成对映体富集的化合物具有最大的影响。
作者推测不对称催化反应的底物普适性非常少见，这是因为不仅仅本身实现普适性的不对称催化反应非常困难，而且鉴定和优化手性催化剂同样具有较大的挑战。通常人们依靠从单一的模型底物出发，因此得到的高性能催化剂一般只适用于非常狭隘的化学空间。
有鉴于此，哈佛大学Eric N. Jacobsen、默克公司Eugene E. Kwan等报道通过同时对多个模型底物出发筛选能够同时实现对映选择性和普适性的不对称催化剂的方法。
本文要点：
1）通过超临界流体色谱-质谱SFC-MS（supercritical fluid chromatography-mass spectrometry）实现了对合并样品进行多底物筛选（multi-substrate screen），成功的实现了同时进行对映立体选择性和普适性筛选的高通量手性分析方法。
2）当进行Pictet–Spengler反应的催化剂筛选研究，这种多底物筛选方法发现了具有前景的普适性催化剂，这种筛选发现的催化剂甚至能够对筛选集之外的底物表现较高的对映立体反应选择性。
Wagen, C.C., McMinn, S.E., Kwan, E.E. et al. Screening for Generality in Asymmetric Catalysis. Nature (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-05263-2
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05263-2
2. Nature：vdW超晶格的层内电荷转移Moiré激子
人们发现过渡金属硫化物双层异质结形成的Moiré图案能够作为非常好的平台用于研究非同寻常的关联电子相（correlated electronic phases）、新型磁学及有关的激子物理学现象。目前人们能够通过光学表征方法验证形成新型Moiré激子态，但是对这种Moiré激子态的微观性质并不清楚，更多的依靠经验性的拟合模型。
有鉴于此，加州大学伯克利分校Steven G. Louie等报道通过第一性原理GW与Bethe–Salpeter方程计算，结合显微反射光谱，鉴定表征WSe2/WS2异质结Moiré超晶格形成的激子共振，发现一系列通过常规模型无法发现的Moiré激子。
本文要点：
1）计算结果给出了不同特征的Moiré激子，包括可调控的Wannier激子和以往未曾发现的层内电荷转移激子。通过Moiré激子不同共振形成的载流子密度和磁场响应变化的特点，明确验证这些激子的存在。
2）这项研究展示了过渡金属硫化物的Moiré超晶格能够形成不常见的激子态，而且为Moiré材料体系调节具有特定空间特点激子的多体物理学提供经验。
Naik, M.H., Regan, E.C., Zhang, Z. et al. Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals superlattices. Nature 609, 52–57 (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-04991-9
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04991-9
3. Nature Energy：性能高度保持的全钙钛矿叠层太阳能电池模组
全部由钙钛矿组成的叠层太阳能模组是降低光伏器件体系价格，同时能够维持高效率和进行溶液相处理的优势。但是钙钛矿对空气气氛的敏感性仍是阻碍发展钙钛矿太阳能电池器件的巨大挑战。有鉴于此，北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松等报道一种热气流辅助刮涂方法，能够提高钙钛矿的固化速度，形成密实的厚层窄能带NBG（narrow bandgap）钙钛矿薄膜。随后，搭建全钙钛矿的叠层太阳能电池模组，搭建电池模组的过程中电池性能得到非常好的保留。
本文要点：
1）通过在NBG层引入还原试剂，随后在空气气氛中进行短时间暴露处理和器件制备后存储，能够显著的提高载流子的复合寿命，并且在大气气氛中进行激光切割的过程不会导致器件性能衰减。通过这种方式的处理过程，抑制了Sn和I的氧化，并且在NBG薄膜表面形成薄层SnO2。构建了面积为14.3 cm2的叠层全钙钛矿太阳能模组器件，最好的效率达到21.6 %，换算成真实面积的效率达到23.0 %，这种从太阳能电池构建模组过程的效率比例仅仅损失6.5 %，展示了叠层太阳能电池模组的优势。
2）发展了热气流辅助刮涂方法能够制备高品质的厚层NBG钙钛矿薄膜，这种过程中通过热气流加快高沸点溶剂进行快速干燥和薄膜的固化，防止微观尺度的溶液流动。同时，通过加入盐酸苄肼BHC（benzylhydrazine hydrochloride）还原剂的方式阻止Sn2+氧化，特别是避免激光切割暴露空气气氛的过程中钙钛矿的氧化。非常奇怪的是，当NBG钙钛矿薄膜在空气气氛中暴露几分钟后，能够提高NBG电池的效率。研究发现，这种改善作用是因为在表面形成n型SnO2，以及在存储过程中通过盐酸苄肼BHC还原电池中的有害Sn4+和I。
Dai, X., Chen, S., Jiao, H. et al. Efficient monolithic all-perovskite tandem solar modules with small cell-to-module derate. Nat Energy (2022)
DOI: 10.1038/s41560-022-01102-w
https://www.nature.com/articles/s41560-022-01102-w
4. Angew：双原子Pd-Cu金属磷位点用于在光电化学硝酸盐还原中形成完整的N≡N键
双金属多相催化在硝酸盐还原制氮反应中的协同效应已经得到了广泛的讨论，但目前还不清楚这种效应是如何在原子尺度上发挥作用的，进而阻碍了高性能催化剂的合理设计。近日，同济大学赵国华教授展示了一种通过原位光还原策略制备的双原子Pd-Cu金属-磷位点催化剂，以在NO3-快速转化过程中实现高选择性的N≡N键。这是第一次报道双原子锚定在磷烯中作为NO3−还原的催化剂。
本文要点：
1）研究人员用球差校正的扫描电子显微镜(STEM)和X射线吸收光谱(XAS)研究了催化剂的PdCuP4配位环境。
2）实验结果和密度泛函理论计算表明，PdCu型双原子催化剂比纳米PdCu型催化剂更有利于NO3−还原过程中N-O键的断裂和N≡N的形成。这是因为PdCu二原子与邻近的P原子之间形成类共价键，在热力学上促进了NO3−的吸附。Pd原子对N的强烈吸附使铜表面NO3−中N-O键的键长从1.24增加到1.27 Å，从而促进了N-O键的断裂。同样，Cu原子对O的强吸附也使NO2−和NO在Pd表面的N-O键的键长分别增加到1.29和1.29 Å。最后，Pd原子表面附近的两个Pd-N在热力学作用下实现了快速的N≡N成键。
3）值得注意的是，PdCu型双原子催化剂可以达到96.3%的NO3−还原效率、95.2%的氮气选择性和84.5%的极高法拉第效率。此外，了解双原子催化剂在NO3−还原中的协同作用，可以为异核双原子催化剂在其他催化过程中的应用提供指导，拓展异核双原子催化剂的设计和应用。
Jie Sun, et al, Diatomic Pd-Cu Metal-Phosphorus Sites for Complete N≡N Bond Formation in Photoelectrochemical Nitrate Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202211373
https://doi.org/10.1002/anie.202211373
5. Angew：单原子Ru电极用于高效放氯和硝酸盐还原
通过活性金属原子在整体金属载体上的原子分散来制备单原子电极，对于推动电化学技术从实验室到工厂的转化具有重要意义。近日，华中师范大学张礼知教授通过调谐金属-载体相互作用（MSI）效应，成功地将Ru单原子固定在泡沫钛的TiOx层上，制备了一种整体式Ru单原子电极。
本文要点：
1）为了防止客体金属原子的迁移和聚集，研究人员采用了两步退火法来增强整体钛载体和单原子之间的MSI效应。首先，将块体泡沫钛(TiOx/Ti)在还原气氛(H2/Ar)中处理以去除表面氧原子(记为H-TiOx/Ti)，从而产生大量氧空位(OVs)。然后，将Ru前驱体溶液均匀地喷涂在所制备的H-TiOx/Ti表面上，形成薄膜。经过二次热处理后，生成的OV作为“陷阱”，通过强烈的MSI效应捕获和稳定Ru原子，同时反离子离开Ru前体。
2）与商用Ru/Ir基催化剂相比，所制备的Ru1-TiOx/Ti催化剂在–1.38 V下表现出最高的质量活性为889.7 mA mgRu-1，CER过电位仅需46 mV即可达到10 mA cm−2的电流密度。更重要的是，这种新型的整体式Ru单原子电极提供了前所未有的22.2 mol g−1 h−1的氨产率，优于所有已报道的NO3-RR电催化剂。
3）这种Ru单原子电极的可扩展性和双功能进一步突出了其在电化学应用中的巨大潜力。
这项工作为开发电化学技术和实现碳中性开辟了一条通用合成高性能金属基整体电极的途径。
Yancai Yao, et al, Single Atom Ru Monolithic Electrode for Efficient Chlorine Evolution and Nitrate Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208215
https://doi.org/10.1002/anie.202208215
6. Nano Letters：一种钇和铈共掺杂超薄金属有机框架纳米片阵列用于高效电催化整体水分解
构建低成本、高效、稳定的电催化剂是实现高效析氢反应(HER)和析氧反应(OER)面临的重大挑战。近日，南京大学金钟教授，宿州学院Keying Zhang报道了一种简单的方法来制备超薄的掺杂Y和Ce的MOF纳米片阵列，该阵列自支撑在NF上，以增强对HER和OER的性能。
本文要点：
1）在Ni-MOF中掺入Y和Ce原子，产生了双金属协同效应，构建了丰富的活性中心，从而提高了材料的整体水分解性能。同时，Y和Ce掺杂可控制NiYCe-MOF/NF的电子结构。
2) 当作为OER电催化剂时，NiYCe-MOF/NF在10 mA cm−2时获得了2 45 mV的低过电位和65 mV dec−1的低塔菲尔斜率。此外，它还表现出出色的HER活性，在10 mA cm−2时，等过电位为136 mV。值得注意的是，当NiYCe-MOF/NF同时用作阳极和阴极电催化剂时，达到100 cm−2时所需的电池电压为1.54 V。同时，NiYCe-MOF/NF在240 h的耐久性试验中也表现出了优异的稳定性。
在MOF催化剂中掺杂稀土元素以提高整体水分解的策略，为设计和合成其他电催化领域的低成本、高效、稳定的MOF催化剂提供了新的视角。
Splitting, et al, Fajun Li, et al, Yttrium- and Cerium-Codoped Ultrathin Metal−Organic Framework Nanosheet Arrays for High-Efficiency Electrocatalytic Overall Water, Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02755
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02755
7. ACS Nano：三元低共熔电解质的竞争性溶剂化定制电极/电解质界面助力锂金属电池
开发具有高安全性、高离子电导率和抑制锂枝晶生长能力的电解质对于制造高能量密度锂金属电池至关重要。近日，哈尔滨工业大学Lijie Ci，哈尔滨工业大学(深圳)Mingyu Li，Jiaheng Zhang用LiTFSI（TFSI =双(三氟甲磺酰基)酰亚胺）、丁内酰胺（BL）和丁二腈（SN）设计了一种三元共晶电解质。这种电解质表现出高离子电导率、不易燃性和宽电化学窗口。
本文要点：
1）研究发现，SN、BL和Li+之间的竞争性溶剂化效应降低了低共熔电解质的粘度并提高了其稳定性。BL对Li+的优先配位有利于形成稳定的固体电解质界面膜，导致均匀和无枝晶的Li电镀。
2）采用这种三元低共熔电解质的LiFePO4/Li电池在2 C下循环500次后，容量保持率高达90%，平均库仑效率为99.8%。此外，基于改性三元共晶电解质的富镍LiNi0.8Co0.1Al0.1O2/Li和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Li电池具有优异的循环性能。
这项研究为了解和设计更好的锂金属电池和类似的钠/钾金属电池电解质提供了见解。
Wanbao Wu, et al, A Competitive Solvation of Ternary Eutectic Electrolytes Tailoring the Electrode/Electrolyte Interphase for Lithium Metal Batteries, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05016
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05016
8. ACS Nano：生物合成树突状细胞分泌的AIE纳米粒子用于光动力免疫协同治疗
树突状细胞(DC)衍生的细胞外小泡(DEVs)被认为是DC疫苗的有效的替代方案。然而，目前基于DEV的免疫治疗临床实验往往疗效有限。有鉴于此，南开大学王悦冰教授开发了一种将DCs作为细胞反应器的策略，其能够高效地外泌类DEV的聚集诱导发光(AIE)纳米颗粒(DEV-AIE NPs)，用于协同光动力免疫治疗。
本文要点：
1）胞外分泌的DEV-AIE NPs不仅继承了亲代DC的免疫调节蛋白，可使T细胞活化，还负载了AIE光敏剂MBPN-TCyP，进而可通过选择性积聚在肿瘤细胞的线粒体中以诱导产生免疫原性细胞死亡(ICD)。研究表明，基于DEV-AIE的协同光动力免疫疗法能够引发显著的免疫反应，并有效地根除原发肿瘤、抑制远处肿瘤和肿瘤转移。
2）此外，具有免疫功能的DEVAIE NPs也能够有效抑制4T1和CT26实体瘤中的肿瘤干细胞(CSCs)。综上所述，该研究工作为构建仿生EV NPs提供了一种简便的方法，并证明了将DEVs和AIE光敏剂进行集成是一种制备临床抗癌纳米疫苗的有效策略。
Hongmei Cao. Biosynthetic Dendritic Cell-Exocytosed Aggregation-Induced Emission Nanoparticles for Synergistic Photodynamic Immunotherapy. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c03597
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03597
9. ACS Nano：基于柔性黑金纳米管阵列的全方位制氢
太阳能制氢是一种经济、可持续的可再生能源生产方式。然而，目前用于制氢的光催化剂大多是粉末基或刚性基底支撑的，它们存在诸多问题，例如催化剂再生困难或全方位光收集差等。近日，莫纳什大学Wenlong Cheng展示了一种基于弹性体支撑的金纳米管阵列的柔性人工光催化剂，其中CdS和Pt沉积在多孔管状侧面上。这种多功能结构为光催化制氢提供了多种优势，包括宽带阳光采集能力和机械灵活性。
本文要点：
1）结果表明，管状金纳米结构提供了优越的光捕获能力和高表面积，这对于有效的光催化制氢至关重要。
2）当CdS/Pt@GNTs片被机械弯曲、拉伸和扭曲时，研究人员进一步评估了光催化制氢性能。这使得它们可以随后组装成3D树状布局，以模拟低光强条件下的全向光采集和制氢。
这种柔性和全方位的光催化概念对于未来的氢经济非常重要，在未来的氢经济中，可再生能源可以通过家庭花园中的人造树来产生。
Zijun Yong, et al, Omnidirectional Hydrogen Generation Based on a Flexible Black Gold Nanotube Array, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05933
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05933
10. ACS Nano：硫代二钼酸盐[Mo2S12]2−作为用于多硫化物氧化还原和锂嵌入的双功能分子催化剂实现宽温度范围Li-S电池
硫代二钼酸盐[Mo2S12]2−作为用于多硫化物氧化还原和锂嵌入的双功能分子催化剂实现宽温度范围Li-S电池锂−硫（Li-S）电池发展面临的一个严重挑战是长链多硫化物的溶解和扩散，导致电池容量迅速衰减和较低的库仑效率。近日，扬州大学Lubin Ni，中兴派能Guowang Diao提出了一种对称的双核钼配合物[Mo2S12]2−，其中含有6个S22−配体作为硫的主体材料，这是受硫化钼电催化剂的启发，可以显著改善Li−S电池的性能，提高Eg和Ev。
本文要点：
1）[Mo2S12]2−簇合物作为“双向催化剂”能够有效地催化多硫化物还原和硫化锂氧化。此外，研究人员通过各种光谱技术和现场电化学表征并结合理论计算阐明了催化剂的作用机理。
2）实验结果显示，(NH4)2Mo2S12/S正极具有较高的初始放电容量（0.1C下容量达到1500 mAh g−1），良好的电化学性能（3.0 C下容量达到798 mAh g−1），以及良好的循环稳定性（3.0 C下600次循环后，容量衰减0.065%）。此外，(NH4)2Mo2S12/S正极在较宽的温度范围内仍表现出优异的电化学性能（1.0 C下，在−20°C时为273.2 mAh g−1，在60 °C下为1218.9 mAh g−1）。进一步，具有(NH4)2Mo2S12/S正极（S负载量：144 mg）的软包电池也表现出优异的比容量（795 mAh g−1，0.1 C）。
Zhiyuan Ma, et al, Wide-Temperature-Range Li−S Batteries Enabled by Thiodimolybdate [Mo2S12]2− as a Dual-Function Molecular Catalyst for Polysulfide Redox and Lithium Intercalation, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05029
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05029
11. ACS Nano: MoS2纳米片锚定TiN纳米线的阵列异质结构作为高效赝电容阳极用于纤维状铵离子不对称超级电容器
非金属氨离子具有安全性高、摩尔质量小、水化半径小等特点，在耐磨水系超级电容器中显示出巨大的优势。构建高能量密度的柔性铵离子不对称超级电容器(AASCs)的构建极具应用前景，但由于缺乏高容量的赝电容阳极，仍然具有挑战性。近日，南京航空航天大学Xiaogang Zhang，中科院苏州纳米所Qichong Zhang，Qingwen Li采用水热法和氮化法，合理构建了一种在碳纳米管上生长的TiN纳米线上锚定了MoS2纳米片的多功能核−壳层异质结构电极（MoS2@TiN/CNTF)。
本文要点：
1）值得注意的是，排列良好的TiN纳米线作为高导电性的核心，而均匀分布的MoS2纳米片作为壳层提供了丰富的电化学活性中心。密度泛函理论(DFT)计算揭示了MoS2纳米片与TiN纳米线之间强烈的界面相互作用对NH4+吸附的增强作用。此外，界面电荷的重新分布有利于电导率的提高。
2）结果表明，这种复合电极在2 mA cm−2时的比电容为1102.5 mF cm−2，是MoS2@/CNTF电极的2倍。通过扭转MoS2@TiN/CNTF阳极和MnO2/CNTF阴极，分别在NH4Cl-PVA凝胶电解液中修饰，制备了最大输出电压为2.0 V的柔性纤维状AASCs。组装后的FAASCs的比电容为351.2 mF cm−2，能量密度为195.1 μWh cm−2。
因此，这种典型的柔性阳极由具有独特电化学性能的分级异质结构组成，为构建下一代可穿戴FAASCs开发了一套有价值的指南。
Lijie Han, et al, Arrayed Heterostructures of MoS2 Nanosheets Anchored TiN Nanowires as Efficient Pseudocapacitive Anodes for Fiber-Shaped Ammonium-Ion Asymmetric Supercapacitors, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05905
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05905
