1. Chem. Rev.: 氧电催化反应下的吸附能在电催化反应中（如电解水、氢燃料电池、电化学固氮、电化学碳氧化反应等），中间体的吸附能是描述反应活性的重要描述符，它是构建催化剂结构与催化剂活性的桥梁，因此也被用于辅助理解电催化反应过程和设计高活性的催化剂体系。鉴于此，新加坡南洋理工大学刘斌团队对氧电催化过程的吸附能进行了总结归纳。阐明了吸附能被选为描述符的来源以及将吸附能作为连接催化剂结构和活性桥梁的内建关系。如何调节吸附能来提高催化剂活性以及影响吸附能的主要因素和实验调控策略。并对运用吸附能来设计更高活性的催化剂进行了展望。1）系统介绍了氧电催化过程中的活性描述符，阐述了催化剂结构与吸附能关系的理论体系（scaling relatinship, Activity volcano plot, BEP relationship, d-band theory）以及吸附能对催化剂活性、选择性和稳定性的影响关系。2）列举了获取吸附能的方法，如DFT理论计算、电化学探测方法（醇氧化反应（AOR）、前析氧反应氧化还原峰、CO氧化、吸附剂覆盖率）、热力学—动力学方法、机器学习。3）总结了调控吸附能的策略，物理结构调整（吸附中间体的覆盖度、缺陷、官能团、晶面调控、颗粒尺寸、合金效应、应力形变、掺杂、单原子催化和核壳结构）、电化学结构调整（配体作用和载体作用）4）归纳了吸附能的外部影响因素，电场影响、溶剂效应、pH、阳离子以及阴离子Junming Zhang, Hong Bin Yang, Daojin Zhou, and Bin Liu Adsorption Energy in Oxygen Electrocatalysis （2022）DOI：10.1021/acs.chemrev.1c01003https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c01003
2. Nature Commun.：采用前驱体原子化策略建立单原子催化剂库和生产线
单原子催化剂（SACs）以其优异的催化性能引起了人们的广泛研究兴趣。然而，由于缺乏通用和可扩展的制备方法，SACs的应用仍然受到极大阻碍。近日，中山大学纪红兵教授，北京大学马丁教授展示了一种制备SACs的前体雾化策略，包括通过超声雾化和随后的煅烧将含有金属前体的溶液液滴喷雾到载体表面上。1）以Pd1/FeOx的合成为例，硝酸四氨合钯（[Pd(NH3)4](NO3)2, 2 .45 mmol L−1）的水溶液通过超声波雾化器雾化成体积约为 40 μm3 的极小液滴，并以约 40 mL h-1 的速率喷在 FeOx 上，均匀分布在铁盆上。利用红外灯和加热板将FeOx粉末加热到60 °C以上，从而快速去除水分。喷雾后，仔细收集样品，并在管式炉中于400 ℃下煅烧。2）研究人员利用这种方法适成功合成了一系列催化剂，包括具有不同金属位和载体的19个SACs和3种SACs衍生物（单原子合金，双原子催化剂和双金属SAC）。此外，可以通过自制的生产线进行放大，生产能力超过1 千克/天。进一步，研究人员通过铃木-宫浦交叉偶联中相同的表征结果和催化性能证明了良好控制的催化剂均匀性。这一策略为进一步研究SACs奠定了基础，并有望加速SACs从基础研究到工业应用的趋势。
He, X., Zhang, H., Zhang, X. et al. Building up libraries and production line for single atom catalysts with precursor-atomization strategy. Nat Commun 13, 5721 (2022)DOI：10.1038/s41467-022-33442-2https://doi.org/10.1038/s41467-022-33442-23. Nature Commun.：α-AlF3的多色超长磷光
基于各种核荧光团的有机荧光和磷光材料的设计受到了广泛关注，但目前还不清楚无机材料是否存在类似的发光单元。受发光金属卤化物钙钛矿(MHP)的BX6八面体结构启发，四川大学吴鹏教授等提出BX6八面体可能是发光无机材料的核结构。1）作者从具有AlF6八面体的α-AlF3中发现了激发依赖性颜色可调的磷光。作者通过改变尺寸和中心金属(B)以及配体(X)对BX6单元进行进一步的探索，还发现了KAlF4、(NH4)3AlF6、AlCl3、Al(OH)3、Ga2O3、InCl3和CdCl2的发光。2）α-AlF3的磷光可归因于簇集发光，即F原子的n个电子通过空间相互作用使AlF6八面体靠近而产生微弱的磷光。这些发现将加深对BX6八面体基发光材料的认识，并有助于进一步发展BX6八面体基发光材料。
Cao, P., Zheng, H. & Wu, P. Multicolor ultralong phosphorescence from perovskite-like octahedral α-AlF3. Nat Commun 13, 5712 (2022).DOI: 10.1038/s41467-022-33540-1https://doi.org/10.1038/s41467-022-33540-14. EES：揭示Zn-Al合金负极超长循环和快速动力学混合电解质的溶剂化结构和去溶剂化动力学
尽管铝（Al）金属负极具有很高的理论容量，并且储量丰富，但铝离子的可逆和快速多价存储仍然具有挑战性，它们的大电荷密度导致与其他组分的强烈静电相互作用和缓慢动力学。近日，成均馆大学Ho Seok Park，清华大学张强教授报道了Zn-Al合金负极在含Al3+的混合电解液中创纪录的高电镀/剥离时间（48000 h）和高倍率性能。1）在腈基混合电解质中，与碳酸盐基和酰胺基混合电解质和水性电解质相比，Zn上更可逆的Al沉积归因于弱的Al3+–溶剂相互作用和快速的Al3+转移动力学。特别是，腈基电解质的这些电化学行为源于独特的溶剂化结构、H2O、有机溶剂和Al3+之间的相互关系以及结合/游离溶剂在去溶剂化时的构象变化，这得到了理论模拟、二维红外相关光谱和其他表征的证实。2）实验结果显示，具有Zn-Al合金负极(25 μm)、二氧化钒/碳纳米管（8 mg cm-2）和活性碳(10 mg cm-2)正极的全电池具有高比容量(183mAhg1和1.08mAhcm2)和长循环45000次的长循环寿命，大大超过了其他铝基全电池。Qingyun Dou, et al, Unveiling solvation structure and desolvation dynamics of hybrid electrolytes for ultralong cyclability and facile kinetics of Zn–Al alloy anodes, Energy Environ. Sci., 2022https://doi.org/10.1039/d2ee02453e
5. EES：一种高倍率高效熔盐式钠-氧电池
尽管碱金属-氧电池可以提供比锂离子电池更大的比能量，但由于氧电极动力学缓慢和氧电极和碱金属电极上的寄生反应，往往存在功率密度、可循环性和能量效率低的问题。近日，麻省理工学院邵阳教授，Graham Leverick采用NaNO3/KNO3/CsNO3共晶盐电解液和β-Al2O3膜研制了一种熔盐型Na-O2电池，其中液态Na和β-Al2O3之间的稳定界面比熔盐型Li-O2电池更具优势。这种熔盐Na-O2电池具有较高的能量(33 mW h cm-2geo)和功率密度(19 mW cm-2geo)和稳定的循环(400次循环，0.5 mA h cm-2geo，5 mA cm-2geo)。1）拉曼光谱、压力跟踪和滴定测量表明，熔盐Na-O2电池的放电产物主要为Na2O2。硝酸根离子的氧化还原被认为是放电时形成Na2O2的关键。熔盐Na-Ar电池表现出NaNO3的电化学还原为Na2O 和N aNO2。另一方面，在O2环境中，生成的Na2O和NaNO2可以进一步与O2反应生成Na2O2和再生NaNO3。2）研究人员利用18O标记实验，证明了熔盐Na-O2电池中的氧还原反应是通过硝酸盐介导的机制进行的，通过这种机制，NaNO3促进了明显的2e-/O2整体反应生成Na2O2。这项研究提出的硝酸盐熔盐Na-O2电池为开发高能量、高功率密度的碱金属-O2电池提供了一条新的途径，电池结构可以稳定碱金属电极。
Yun Guang Zhu, et al, A high-rate and high-efficiency molten-salt sodium–oxygen battery,https://doi.org/10.1039/d2ee01774a6. EES：自适应双电极双电层用于高性能锌金属电池
两性离子液体(ZIL)含有共价键合的阳离子和阴离子部分，具有潜在的电化学应用前景。近日，北京化工大学陈仕谋教授成功在锌金属电池的正负极界面上构建了一种自适应双电层。1）自适应双电层通过在电解液中添加锌添加剂，在电场作用下，通过阳离子和阴离子部分选择性地聚集在电极表面，在锌负极上形成动态静电屏蔽层，在正极上形成独特的贫水界面。2）原位表征和电化学研究表明，ZIL中咪唑阳离子和磺酸基团的π-π堆积可以及时形成电场驱动的自适应EDL，有利于锌离子的均匀沉积，避免了正极材料的溶解。3）得益于这一策略，Zn//Zn电池实现了无枝晶镀Zn/剥离，与基础电解液相比，运行寿命(3500 h)提高了35倍，在高电流密度(10 mA cm-2，20 mAhcm-2)下，锌利用率高达85%。此外，Zn//NaV3O8·1.5H2O电池表现出超快充放电(20 A g-1循环3000次，容量保持率88%)，超高面积容量3.38 mAh cm-2(540次循环保持率91.15%)，高质量负极(10.16 mg cm-2)。这项研究为两性离子液体在水系金属电池中的应用提供了可行性。
Yanqun Lv, et al, Engineering Self-adaptive Electric Double Layer on Both Electrodes for High-Performance Zinc Metal Batteries, Energy Environ. Sci., 2022https://doi.org/10.1039/D2EE02687B7. Angew：用于锂碳氟化物电池液体电解质的阴离子密度
对高能电源日益增长的需求极大地刺激了锂碳氟化物（Li||CFx）电池的发展。近日，华中科技大学Heng Zhang，Zhibin Zhou全面研究了具有巧妙选择的盐阴离子的非水系液体电解质的基本物理和电化学性质，旨在解释阴离子密度对Li||CFx电池性能的实质性影响。1）研究发现，CFx材料的转化型反应与盐阴离子的同一性高度相关，特别是通常由Gutmann给体数衡量的阴离子物种的电子多价性。具体而言，LiBF4基电解质在各种放电电流下（例如，674 (LiBF4)、651 (LiClO4) > 579 (LiPF6)、558(LiTFSI)> 224 mAh g−1 (LiSO3CF3)、0.1 C）表现出比其他电解质体系更高的比容量，尽管其离子电导率适中(例如，6.08 (LiSO3CF3) < 8.73 (LiBF4) < 13.22 (LiTFSI), 13.32 (LiClO4) < 15.38 mS cm−1 (LiPF6), 25 °C）。2）XRD、SEM和XPS表征的结合表明，在这五种阴离子中，具有中等供体数(DN = 6.0 kcal mol-1)的BF4阴离子通过“推拉”效应(对轻微正电荷碳原子的中等溶剂化能力(push))促进了轻微离子C-F键的电化学解离，同时易于Li+离子的去溶剂化(pull)。这有效地促进了作为放电产物的石墨碳和结晶LiF的形成，从而提高了LiBF4基电解质在放电过程中的比容量。最重要的是，目前的工作不仅推进了对CFx正极转换反应的机理理解，而且为使用其他转换材料(如硫、金属氟化物)的高能电池的开发提供了深刻的见解。
Xingxing Wang, et al, Anion Donicity of Liquid Electrolytes for Lithium Carbon Fluoride Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202211623https://doi.org/10.1002/anie.2022116238. Angew：菁染料偶联介导pH响应肽自组装构建新型3D材料
超分子自组装结构的形成是自然系统中生理功能和结构的基本前提，在人工体系中模拟和复现生物大分子的自组装对探索生命奥秘和革命生物医用材料均有重要意义。近年来，人们愈发关注合成肽在水溶液中的自组装行为，合成肽具有组成可控性、功能多样性，以及合成简单性等特点，能够在水中自组装成纤维、管、囊泡及膜网络等结构。但拓展其适用性的一个关键是精确控制和调节定义明确的组装结构，现阶段对于如何设计初级序列诱导分子间相互作用得到高度组织的组装过程和结构，仍面临巨大挑战。近日，柏林弗雷大学的Beate Koksch等人设计了一种简单的、易于合成的pH敏感肽，并在N端偶联的菁染料Cy5结合，基于染料介导的自组装构建新型的自组装肽3D结构。1) pH为7.4时，合成肽组装成无支化层状棒型结构，pH为3.4时，则形成二维膜状结构，所得的两种组装体均显示了H聚集体的光谱特征；2) 菁染料Cy5部分的耦合促进了这两种超微结构的形成，而合成肽中酸性和碱性氨基酸侧链的质子化状态决定了其最终的三维结构；3) 该合成肽组装的材料可以通过cryo-TEM和cryo-ET进行精细表征，在微米尺度上揭示了两种高度有序的3D肽组装结构。
Fernandes, R., Koksch, B. and et al. Cyanine Dye Coupling Mediates Self-assembly of a pH Sensitive Peptide into Novel 3D Architectures. Angew. Chem. Int. Ed. 2022.DOI: 10.1002/anie.202208647https://doi.org/10.1002/anie.2022086479. Angew：具有条件型光活性的有机金(III)配合物用于实现响应氧消耗的癌症治疗
光动力治疗(PDT)是一种时空可控、有效的抗癌方法，但其在乏氧条件下往往活性较低。光激活化疗(PACT)则是一种不依赖于O2的治疗方式，但其也不具备利用O2进行强效光敏的能力。中山大学邹涛涛教授构建了一种环金属化金(III)-炔配合物，其具有从PDT到PACT的进化型光活性，可用于实现有效的癌症治疗。1）一方面，金(III)配合物可以作为双重光敏剂和底物，以含氧条件下产生PDT活性；而当溶液和细胞环境中的O2耗尽时，金(III)配合物的PDT活性会进化为高效率的PACT性能。2）另一方面，该条件型PDT-to-PACT活性也可由外部光敏剂（核黄素和原卟啉）所触发，进一步提高其在红光照射下的肿瘤选择性和深部组织穿透性，进而实现强大的抗癌功效。
Yunli Luo. et al. Organogold(III) Complexes Display Conditional Photoactivities: Evolving From Photodynamic into Photoactivated Chemotherapy in Response to O2 Consumption for Robust Cancer Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202212689https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20221268910. Angew：MXene调节钙钛矿垂直生长用于高性能太阳能电池
钙钛矿（perovskite，PVK）薄膜的界面缺陷是导致PVK太阳能电池（PSCs）不稳定和光电转换效率低的主要因素。鉴于此，中科院化学所李明珠研究员等在PSCs中使用SnO2-MXene复合电子传输层（ETL）来改善界面接触并钝化SnO2/钙钛矿界面处的缺陷。1）通过引入MXene同时改变SnO2的电子特性和钝化过氧化物与SnO2之间的界面。MXene和过氧化物的晶格匹配能够通过抑制过氧化物生长过程中集中应力的产生来诱导过氧化物的垂直排列的晶体生长。此外，MXene的引入不仅减少了SnO2薄膜的表面缺陷，而且还为电子从过氧化物薄膜到SnO2 ETL的传输搭建了桥梁，从而使电子积累被明显抑制。2）与基于SnO2的器件相比，基于SnO2-MXene器件的光电转换效率（PCE）提高了15％，其短路电流高达25.07 mA cm-2。此外，即使在环境空气中相对湿度为30-40%的条件下存放500小时后，未封装的器件仍能保持其初始效率的90%左右。在这项工作中，MXene和过氧化物的晶格匹配为在过氧化物相关器件的精确界面工程中使用类似材料提供了参考。
C. Wu, et al, MXene-Regulated Perovskite Vertical Growth for High-Performance Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202210970.DOI: 10.1002/anie.202210970https://doi.org/10.1002/anie.20221097011. AEM: 2D金属有机框架边缘缺陷促进锂硫电池动力学
锂硫电池因其极高的能量密度而受到广泛关注。然而，由于多硫化物的穿梭效应和转化动力学缓慢等原因，它们的实际应用仍受到阻碍。为解决上述问题，国内外学者做出了大量的努力，包括功能性硫复合材料的设计与优化、功能性电解液的改性、隔膜/夹层的功能化。其中，设计具有特殊结构和功能的宿主材料是一种有效的策略。碳材料导电性好，结构多孔，重量轻，制备容易，可为LiPSs的固硫吸附提供充足的空间。而非极性碳对极性聚硫化物的吸附能力较弱，不足以抑制LiPSs的穿梭。因此，迫切需要探索一种先进的、集吸附和催化于一体的多功能载体材料。因此，加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士，华南师范大学Xin Wang，中国汽车电池研究院有限公司Jiantao Wang等人推断，在二维MOF表面造孔也可以暴露出丰富的金属活性位点，结合孔边缘的修饰，有利于LiPSs的吸附，加速Li-S电池的反应动力学。1）本文通过精确的热解策略，成功地实现了二维缺陷沸石咪唑盐骨架-7（ZIF-7）的可控造孔，首次制备了具有丰富活性边缘的多孔二维ZIF-7，作为Li-S电池多功能硫宿主材料。2）研究在高硫负载条件和软包电池及其弯曲测试中，Li-S电池仍表现出出乎意料的循环稳定性，具有良好的应用前景。这项工作提供了一种合理的结构设计策略来解决穿梭效应，增强了LiPSs的反应动力学，促进了先进锂-硫电池的进一步发展。
Xingbo Wang, et al. Creating Edge Sites within the 2D Metal-Organic Framework Boosts Redox Kinetics in Lithium-Sulfur BatteriesDOI：10.1002/aenm.202201960https://doi.org/10.1002/aenm.20220196012. AEM：Ru/In双单原子调制电荷分离显著加速光催化水分解制氢
光催化制氢技术是解决能源危机和环境问题的一项有前景的技术。然而，在没有牺牲剂和辅助催化剂的情况下，光催化水分解法大规模制氢仍然具有挑战性。厦门大学黄小青教授、苏州大学Xing Fan和广东工业大学徐勇教授等利用Ru/In单原子在TiO2上的双掺杂(Ru-In SA/TiO2)有效调节纯水光催化分解过程中光生载流子的分离。1）Ru-In SA/TiO2的氢气演化速率达到174.1 mol h−1，比Ru单原子修饰TiO2、In单原子修饰TiO2和原始TiO2的氢气演化速率分别提高了6倍、18倍和53倍。更重要的是，Ru-In SA/TiO2在没有牺牲剂的情况下，光催化水分解的性能优于大多数报道的光催化剂。2）详细的研究表明，Ru/In双单原子的修饰导致Ti3+的显著增加和氧空位的富集，从而加速电荷分离。特别是飞秒瞬态吸收光谱分析表明，Ru单原子的掺杂促进了TiO2光生电子向Ru的转移，而In单原子的掺杂则促进了TiO2价带光生空穴向In单原子的转移，这是一种有效的电子-空穴分离。本工作不仅提供了一种不需要牺牲剂的纯水分解制氢的高效光催化剂，而且促进了催化剂设计和改性的基础研究。
Peng, H., Yang, T., Lin, H., Xu, Y., Wang, Z., Zhang, Q., Liu, S., Geng, H., Gu, L., Wang, C., Fan, X., Chen, W., Huang, X., Ru/In Dual-Single Atoms Modulated Charge Separation for Significantly Accelerated Photocatalytic H2 Evolution in Pure Water. Adv. Energy Mater. 2022, 2201688.DOI: 10.1002/aenm.202201688https://doi.org/10.1002/aenm.202201688
