1. Nature Commun.：Pt1与Ptn催化协同增强C-H活化用于甘油级联氧化成甘油酸

甘油选择性氧化为甘油酸是多元醇的一个重要增值反应，是一个典型的级联催化过程。同时实现高甘油活性和甘油酸选择性仍然是一个很大的挑战，其遭受深度氧化和C-C裂解或者从甘油醛到甘油酸的低氧化效率。近日，北京化工大学Jing He发展了通过原子Pt₁协同低配位Pt-Pt增强C-H活化的级联协同催化策略，用于甘油到GLYA的级联选择性氧化。

本文要点：

1）研究人员将Pt₁原子和Pt_n原子簇整合到结构精准的Cu-CuZrO_x上，形成了负载型多个PtCu活性中心，展示了级联协同催化策略。孤立的铂原子具有独特的富电子特征，可以促进带有中间势垒的C-H键的活化。

2）所提出的级联协同催化包括：(1)在甘油氧化为η²吸附的GREAD过程中，Pt₁原子上的C-H活化增强，而Pt_n簇上的O-H活化增强(步骤I)；(2)η²-吸附的GREAD的O-H插入，随后在GREAD的串联氧化中，Pt1原子上的C-H活化增强(步骤II)。

3）与单一的团簇/纳米粒子PtM催化剂相比，级联协同作用中原子Pt₁的增强C-H活性不仅可以促进甘油转化为GLYA，而且可以高选择性地促进CHARD转化为GLYA，从而避免深度氧化和C-C裂解，从而实现高甘油转化率和高GLYA选择性。

An, Z., Zhang, Z., Huang, Z. et al. Pt₁ enhanced C-H activation synergistic with Ptn catalysis for glycerol cascade oxidation to glyceric acid. Nat Commun 13, 5467 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33038-w

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33038-w

2. Nature Commun.：Ru-WO_3-x中的可逆氢溢出增强中性pH水分解的析氢活性

与酸性介质相比，即使是铂(Pt)这种最先进的析氢反应(HER)电催化剂，在中性/碱性介质中也显示出低两到三个数量级的活性。尽管HER在酸性条件下表现出较好的活性，但设备和催化剂腐蚀限制了操作寿命。中性介质为催化剂保持稳定提供了更有利的条件，并为电解槽提供了腐蚀性更小的环境。近日，浙江大学Yong Wang，南洋理工大学Bin Liu开发了一种有效的策略来显著增加在中性环境中进行HER期间催化剂上的H覆盖率。

本文要点：

1）研究人员提出了贫氧钨氧化物（Ru-WO_3-x）体系上的Ru纳米颗粒（NPs）,其中插入WO_3-x中的质子可以在HER中转移到Ru纳米颗粒，从而大大增加Ru纳米颗粒上的氢覆盖率并增强HER性能。

2）通过结合原位拉曼光谱研究、电化学测量和DFT计算，研究人员清楚地证明了在HER过程中氢从WO_3-x溢出到Ru NPs。因此，与商业Ru/C电催化剂 (5.0 wt%)相比，Ru-WO_3-x在1.0 M磷酸盐缓冲溶液(PBS)电解质中的HER活性提高了24.0倍。

Chen, J., Chen, C., Qin, M. et al. Reversible hydrogen spillover in Ru-WO_3-x enhances hydrogen evolution activity in neutral pH water splitting. Nat Commun 13, 5382 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33007-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33007-3

3. Nature Commun.：多型铜基四元硫化物纳米晶体库能够实现高效的太阳能到氢气的转化

设计多型同质结是调节光生电子和空穴的有效方法，从而带来所需的物理和化学性质，并成为太阳能转化为氢气的有吸引力的光催化剂。然而，高产量和可控合成定义明确的多型体，特别是多元硫族化物-有利于高效太阳能转化为氢气的基本因素-尚未实现。近日，中科大俞书宏院士报道了一种通用的胶体方法，该方法实现了在纤锌矿(WZ)结构上向多型CQS纳米晶体库外延生长钾锰矿(KS)结构，包括Cu₂ZnSnS₄ (CZTS), Cu₂CdSnS₄(CCdTS), Cu₂CoSnS₄ (CCoTS), Cu₂MnSnS₄ (CMnTS), Cu₂FeSnS₄ (CFeTS), Cu₃InSnS₅ (CInTS) 和 Cu₃GaSnS₅ (CGaTS)。

本文要点：

1）以多型CZTS纳米晶为例，可以精确控制同质结数目来制备子弹形单同质结多型体(SHP，WZ-KS)和橄榄球形双同质结多型体(DHP，KS-WZ-KS)。此外，研究人员进一步考察了多型CZTS纳米晶的光催化析氢性能。

2）结果显示，多型CZTS纳米晶体比具有相同组成的纯相CZTS纳米晶体表现出更高的光催化活性（SHP为270 μmol h^-1 g^-1，DHP为381 μmol h^-1 g^-1，WZ为145 μmol h^-1 g^-1，KS为98 μmol h^-1 g^-1）。

3）研究人员通过密度泛函理论（DFT）计算，进一步揭示了多型同质结具有II型带隙排列，有利于光生载流子的分离，从而提高了光催化性能。研究人员进一步检测了其他制备的多型CQS纳米晶体的光催化制氢性能，从而证明了这种概念，即多型同质结可以增强半导体的光催化制氢性能。

Wu, L., Wang, Q., Zhuang, TT. et al. A library of polytypic copper-based quaternary sulfide nanocrystals enables efficient solar-to-hydrogen conversion. Nat Commun 13, 5414 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33065-7

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33065-7

4. Nature Commun.：基于金属-空气氧化还原反应的湿敏电化学柔性传感器用于健康管理

大量研究表明，柔性电子器件在健康管理中发挥着重要作用。供电方式一直是设备的一个重要因素，自供电方式因其易于制造、使用舒适和系统美观而极具吸引力。近日，清华大学张莹莹教授开发了一种基于金属-空气氧化还原反应的高性能自供能化电湿度(CEH)传感器，并展示了其在远程健康管理和医疗方面的潜在应用。

本文要点：

1）该传感器由夹在石墨纸和铝箔之间的氧化石墨烯(GO)/丝素蛋白(SF)/LiBr电解质凝胶层组成。由于GO和SF都具有丰富的亲水基团，而LiBr具有良好的吸湿性，这种结构中的氧化还原反应对湿度高度敏感。

2）湿度可以通过测量传感器的短路电流来监控，而不需要额外的电源，这取决于电解质的离子迁移率。此外，GO薄片在SF凝胶中平行排列，阻碍快速离子迁移，从而导致传感器的长寿命。该传感器在较宽的相对湿度范围(11–84%)内表现出良好的性能，包括快速响应(1.05 s)、快速恢复(0.80 s)和高灵敏度(0.09 μA/s/1%)。

3）基于该传感器的优异性能，研究人员设计了一个集成的呼吸监测-诊断-治疗系统和非接触式人机界面，展示了其在健康管理方面的应用前景，包括感染预防、疾病诊断和医疗。

Li, S., Zhang, Y., Liang, X. et al. Humidity-sensitive chemoelectric flexible sensors based on metal-air redox reaction for health management. Nat Commun 13, 5416 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33133-y

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33133-y

5. Nature Commun.：解决高能锂金属电池的实际Li⁺通量问题

电解质工程通过构建富含LiF的固体电解质界面(SEI)来提高锂金属电池的库仑效率(CE)。然而，LiF的低电导率扰乱了Li⁺穿过SEI的扩散，从而诱导Li⁺转移驱动的枝晶状沉积。近日，浙江大学范修林研究员，Liwu Fan建立了一个机制方案，解释锂沉积对SEI的依赖性，并通过明确的评估进行验证，该评估反映了最成功的富氟电解质与锂金属负极（LMA）的相容性。

本文要点：

1）锯齿状的Li沉积源于SEI组分的不均匀Li⁺迁移率。适应衬底上均匀Li⁺分布的一个有希望的策略是提高SEI中LiF区域的Li⁺电导率。

2）研究人员进行了双卤化物（F和Cl）电解液的设计，该电解液原位产生双卤化物(LiF_1-xCl_x)SEI。与LiF相相比，氯掺杂使LiF_1-xCl_x相具有快速的Li⁺导电性，同时在不影响机械稳定性的情况下，能垒降低六分之一。

3）改进的CE(>99.5%)证明了该方法的有效性，并延长了全电池的循环寿命(>200个循环)。特别是采用双卤化物电解液的无负极Cu||LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂负极电池，在实用水平上实现了超过125次的循环。

该方案有助于从根本上理解和评价锂的沉积过程，为实现高能LMBs开辟了一条可行的工程途径。

Zhang, S., Li, R., Hu, N. et al. Tackling realistic Li⁺ flux for high-energy lithium metal batteries. Nat Commun 13, 5431 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33151-w

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33151-w

6. Nature Commun.：界面工程突破了RuO₂的稳定性和活性极限用于可持续的水氧化

设计具有更高稳定性和活性的催化材料是可持续电化学能源技术的关键。RuO₂是生产绿色氢气的电解槽中最具活性的析氧反应（OER）电催化剂，但其在反应过程中会遇到严重的电化学氧化和溶解问题。获得稳定和活性的RuO₂电催化剂仍然是一个巨大的挑战，目前的策略通常是以牺牲另一种性能为代价来增强这两种性能中的一种。近日，天津大学Tao Ling，南开大学Zhenpeng Hu，台湾同步輻射研究中心Chia-Hsin Wang构建了RuO₂/CoO_x杂化催化剂，打破了RuO₂催化剂的稳定性和活性的拉锯关系。

本文要点：

1）结合理论计算、原位X射线光电子能谱(XPS)和原位紫外可见吸收光谱(UV-Vis)，研究人员证明了新型RuO₂/CoO_x杂化材料的稳定性大大超过了块体RuO₂的Pourbai极限。这归因于CoO_x的氧化和界面电子效应的牺牲，通过降低RuO₂的溶解驱动力和丰富RuO₂上的电子来稳定RuO₂。

2）此外，动力学同位素效应(KIE)、原位红外反射(IR)测量和理论计算证实，界面的构建在RuO₂/CoO_x界面周围产生了高活性的Ru/Co双原子中心，它们协同吸收了OER过程中的关键氧中间体，从而优化了反应热力学和动力学。因此，RuO₂/CoO_x催化剂在中性和碱性条件下具有优异的高OER活性，同时具有良好的长期稳定性。

Du, K., Zhang, L., Shan, J. et al. Interface engineering breaks both stability and activity limits of RuO₂ for sustainable water oxidation. Nat Commun 13, 5448 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33150-x

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33150-x

7. JACS：氧化物-Si界面调控改善光电极性能

发展高性能Schottky Si光电极的关键问题是通过降低缺陷位点浓度的方式尽量减小提取电荷过程的损失，这需要人们弄清界面特点和光转化之间的关系。有鉴于此，中科院大连化物所李灿、姚婷婷等报道以n-Si/MO_x/Ni结构作为模型，研究不同特点的异质结构界面对电荷传输性能的影响、对光电/光电化学性能的影响。

本文要点：

1）当修饰一层超薄AlO_x层能够消除n-Si/Ni界面钉扎，显著提高光电转换；但是在n-Si导带下方0.59 eV处产生供体深缺陷，其能够通过反向偏置电压实现离子化，这种作用导致光生电荷的10 %发生复合。通过AlO_x和薄层Au之间配合消除这种深缺陷。AlO_x/Au双中间层能够消除基本上所有的缺陷，导致半导体Si的电荷产生的电场效应最大化，用于催化表界面的光化学反应。

2）构建的n-Si/SiO_x/AlO_x/Au/Ni/NiFeO_x光阳极的填充因子达到0.75的创记录值，在偏压条件进行水氧化的光电转换效率达到3.71 %，这项研究工作说明界面电子结构在太阳能光电转换领域的重要性。

Jiangping Ma, Haibo Chi, Aoqi Wang, Pengpeng Wang, Huanwang Jing, Tingting Yao*, and Can Li*, Identifying and Removing the Interfacial States in Metal-Oxide–Semiconductor Schottky Si Photoanodes for the Highest Fill Factor, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c06748

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c06748

8. Angew：空间规整的单层厚度双金属二维聚合物用于电催化析氧反应

新型双金属材料为进一步提高析氧反应（OER）电催化剂的性能提供了更多的可能性。然而，双金属催化剂的合理设计仍然是一个巨大的挑战，目前缺乏一种实用的方法来将影响活性中心本征活性的因素与其他因素解耦，从而阻碍了对协同效应机理的深入了解。基于此，天津大学胡文平教授，雷圣宾教授，国科温州研究院Ling Yang，江西师范大学Xuejiao J. Gao采用Langmuir-Blodgett(LB)方法合成了一系列空间位置明确、配位环境不同的双金属M₁TAPP-M₂（M_1，2=Ni，Co）-2DPs，并研究了两种金属在电催化OER中的协同效应。

本文要点：

1）具有定义良好的原子结构和相同数量的双金属2DPs的活性中心使研究人员能够探索金属中心的空间位置和配位环境与这些材料的本征活性的关系。

2）扫描隧道显微镜(STM)表征证实，OER反应后2DP骨架保持完好，表明所有金属中心都保留在它们的螯合位置。

3）电化学拉曼光谱、非原位XPS光谱和密度泛函理论(DFT)计算表明，Ni和Co之间的电子转移可以调制2DPs的电子结构，从而导致OER活性的差异。

这项工作揭示了材料的本征OER活性与结构之间的关系，将有助于设计高活性的OER电催化剂。

Dejuan Fa, et al, Spatial Well-defined Bimetallic Two-dimensional Polymers with Single Layer Thickness for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207845

https://doi.org/10.1002/anie.202207845

9. Angew：在120mA·cm^-2的工业相关电流密度下通过C–N耦合可扩展地电合成甲酰胺

从含碳和含氮的小分子，特别是在高电流密度下操作，可扩展和持久地电合成高价值的有机氮化合物具有重要意义。近日，天津大学张兵教授，Yifu Yu报道了在环境条件下，利用甲醇和氨成功在坚固的掺硼金刚石（BDD）阳极上电氧化合成甲酰胺。

本文要点：

1）在优化的反应条件下，在120 mA·cm^-2下，甲醇对甲酰胺的选择性和法拉第效率分别达到73.2%和41.2%，且具有较高的耐久性。

2）研究发现，氨对类醛中间体的亲核攻击导致C-N键的形成。

3）此外，研究人员在8L放大电解装置上获得了0.82 mol h^-1（36.9 g h^-1）的高产率和33.5%的FE值，在C-N电偶合领域表现出令人印象深刻的性能，展示了以绿色方式大规模电合成甲酰胺的潜力。

Jiang Shao, et al, Scalable Electrosynthesis of Formamide through C–N Coupling at the Industrially Relevant Current Density of 120 mA cm^-2,  Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213009

https://doi.org/10.1002/anie.202213009

10. Angew：基于深度共晶溶剂和多金属氧酸盐的半固态超质子超分子聚合物电解质

超分子聚合物（SPs）因其动态成键特性，在功能软材料中显示出诱人的优点。然而，大多数SPs只能以溶液状态存在，不能形成块状材料，限制了其应用。近日，吉林大学Haolong Li通过DESs和POMs的超分子组装，制备了自支撑强度高、质子电导率高的半固态SP电解质。

本文要点：

1）在这个过程中，POMs作为多功能超分子交联剂固化液体DESs，并与DESs构建杂化氢键网络。同时，POMS带来了丰富的质子和质子跃迁中心，使体系具有超质子导电性。

2）此外，这些SP电解质的热力学可逆性使得它们可以很容易地通过温和的熔融渗透策略进行处理，与超级电容器中的电极形成稳定的界面，并实现增强的电化学性能。

这项工作提出了一种独特的DES/POM杂化体系，为开发功能SP材料提供了一个很有前途的平台，相关的超分子化学概念也可以促进对先进电解液材料的探索。

Haikun Guo, et al, Semi-Solid Superprotonic Supramolecular Polymer Electrolytes Based on Deep Eutectic Solvents and Polyoxometalates, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210695

https://doi.org/10.1002/anie.202210695

11. Angew：具有超高光敏性能的光敏剂纳米颗粒用于改善对实体肿瘤的光动力治疗效果

光动力治疗(PDT)是治疗浅表性肿瘤的有效方法之一。然而，组织中有限的光强度、肿瘤乏氧以及光敏剂(PSs)在肿瘤中积累效率低仍然是PDT所面临的主要挑战。有鉴于此，中科院化学所李峻柏研究员构建了具有超高光敏性能的PS纳米颗粒(HR NPs)，其可以增加单线态氧(¹O₂)的产生，并改善PS在肿瘤中的积累。

本文要点：

1）在0.05 mW cm^-2的超低功率光照射下，HR NPs能产生大量的¹O₂。更重要的是，HR NPs能够在荷瘤小鼠体内进行长时间循环，因此其在肿瘤中的积聚效率也较高。

2）在合适波长的光照射下，该纳米颗粒能够表现出良好的抗肿瘤作用。综上所述，该工作为进一步增强PDT对实体肿瘤的治疗效果提供了新的策略。

Jie Zhao. et al. Super Light-Sensitive Photosensitizer Nanoparticles for Improved Photodynamic Therapy against Solid Tumors. Angewandte Chemie International Edition. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210920

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210920

12. ACS Nano：有机配体保护的原子级精确金属纳米团簇的电催化CO₂还原

电化学二氧化碳还原反应（CO₂RR）具有温和的反应条件，并且可以利用太阳能、风能或潮汐能等可再生能源产生的电能获得高增值液体燃料和化学品，是实现碳循环利用和可持续发展的一种很有前景的方法。然而，由于传统催化剂表面的复杂性，深入了解涉及多个化学过程和多个产物的CO₂RRs的反应机理仍然是一个巨大的挑战。具有精确组成和确定原子堆积结构的有机配体保护的金属纳米团簇在揭示 CO₂RRs 的反应机理方面具有优势。近日，南京工业大学Yanhui Yang，香港城市大学Qichun Zhang等总结了原子精确金属纳米团簇催化的 CO₂RRs 的最新进展。

本文要点：

1）作者总结了包括金、铜和银纳米团簇的CO₂RR。详细讨论了Au纳米团簇电荷、配体、表面结构、掺杂和粘合剂对 CO₂RR 的影响。

2）同时还讨论了CO₂RRs的反应机理，包括活性位点和关键反应中间体。预计该研究领域的进展可以促进金属纳米团簇和CO₂RRs的发展。

Dan Yang, et al. Electrocatalytic CO₂ Reduction over Atomically Precise Metal Nanoclusters Protected by Organic Ligands. ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c0605

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06059