1. Nature Commun.：单原子催化剂氧化态与析氢催化活性的火山型关系
迄今为止，氧化态对活性的影响仍然存在争议，即较高或较低的氧化态是否有利于催化活性的增强。近日，基于Os单原子催化剂（SACs），北京化工大学程道建教授，中科大曾杰教授发现氧化态和析氢反应活性之间的火山关系。
本文要点：
1）研究人员首先通过改变配位环境，合成了一系列氧化态范围为+ 0.9至+ 2.9的Os SACs，包括Os-N3S1、Os-N4、Os-S6、Os-C3和Os-C4S2。氧化态和析氢活性之间的火山型关系在+ 1.3（Os-N3S1）的中等实验氧化态出现峰值。
2）机理研究表明，随着氧化态的增加，由于能级的增加和Os-H键反键态占据率的减少，氢原子在Os上的吸附增强，直到反键态变空。进一步增加氧化态会削弱氢的吸附，因为Os-H键态的占据减少。
这项强调了氧化态在操纵活性中的重要作用，为单原子催化剂的合理设计提供了深刻的指导。
Cao, D., Xu, H., Li, H. et al. Volcano-type relationship between oxidation states and catalytic activity of single-atom catalysts towards hydrogen evolution. Nat Commun 13, 5843 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-33589-y
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33589-y
2. Joule: 通过固体电解质界面工程实现高选择性、高速率电合成氨
氨（NH3）是化工生产中重要的化学品之一，年产量超过1.82亿吨，大约80%的合成NH3用于化肥工业。除此之外，它还被认为是一种极具潜力的无碳能源载体，可以取代化石燃料。目前，合成氨的工艺主要是Haber-Bosch工艺，它是在高温（350 ℃ – 450 ℃）和高压（150 – 200 bar）下通过铁基催化剂将N2和H2生成NH3的过程。但是，Haber-Bosch工艺会导致大量二氧化碳排放，相比之下，电化学合成氨是一种极具潜力的替代方法，但该方法仍然受到低氨产率和法拉第效率的限制。鉴于此，丹麦技术大学Jens K. Nørskov、Ib Chorkendorff1通过固体电解质界面工程实现高选择性、高速率电合成氨。
本文要点：
1) 通过理论模拟，作者发现使用不同的锂盐可以实现高效的锂介导过程，从而在多孔铜电极上形成均匀的固体电解质界面（SEI）层。均匀的富锂SEI层在电流密度为1 A cmgeo-2下氨的生成速率为2.5±0.1 μmol s-1 cmgeo-1，并且在20 bar氮气下的法拉第效率为71%±3%。
2) 通过实验X射线分析表明，四氟硼酸锂电解质诱导形成致密均匀的SEI层，不仅能够形成均匀的锂电镀层，还能抑制不利于氮还原的氢析出和电解质分解，从而增强氮还原性能。
Shaofeng Li, et al, Electrosynthesis of ammonia with high selectivity and high rates via engineering of the solid-electrolyte interphase. (2022)
DOI: 10.1016/j.joule.2022.07.009
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3. EES: 有机-无机杂化钙钛矿与氧化物电子传输层界面的热不稳定性
有机-无机卤化物钙钛矿太阳电池（PSC）的热不稳定性是制约其商业化的重要因素之一。最近有报道称，在电子传输层（ETL）和钙钛矿层之间的界面进行修饰可以有效地提高高效PSC的长期热稳定性。然而，很少有研究揭示了ETL（如SnO2或TiO2）的微观结构对钙钛矿层在纳米级甚至原子级分辨率下的热降解路径的影响。鉴于此，北京工业大学隋曼龄团队对有机-无机杂化钙钛矿与氧化物电子传输层界面的热不稳定性进行了研究。
本文要点：
1)通过多种表征技术来检测，作者发现氧元素从SnO2/TiO2层扩散到有机-无机杂化钙钛矿（OIHP）层，同时伴随着MAPbI3和FA0.9Cs0.1PbI3薄膜的热分解。此外，SnO2钙钛矿界面处钙钛矿层的优先热分解也被证实是导致PSC性能退化的主要因素。
2) 第一原理计算进一步阐明了SnO2或TiO2 ETL钙钛矿界面上的悬空键降低了氧空位形成能量。此外，氧扩散的低偏析能（SnO2和TiO2钙钛矿界面处分别为0.19–0.55 eV和0.26 eV）加速了氧元素从SnO2或TiO2转移到OIHP层，并促进了钙钛矿层中质子的转移。此外，基于O2等离子体处理ETL SnO2层的平面OIHP太阳能电池有效地提高了其光电性能和热稳定性，进一步证实了界面氧在调节PSC器件稳定性方面的重要作用。
Song Jingsi et.al Thermal Instability Originating from the Interface between Organic-Inorganic Hybrid Perovskite and Oxide Electron Transport layers (2022)
DOI: 10.1039/D2EE02649J
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4. Angew：Co-Mo复合催化剂上的局部质子源强化脱氮用于电化学合成氨
环境条件下的电化学氮还原反应(NRR)作为一种生产NH3的绿色替代途径已经吸引了相当大的科学和工程兴趣。钼（Mo）是作为NRR的电催化剂的有希望的候选物，因为它与N物种具有合适的结合强度。然而，用于NRR的高效Mo基催化剂的设计仍然难以捉摸。近日，韩国光州科学技术院Jaeyoung Lee报道了使用组合的Co-Mo-CNF电催化剂可以促进电化学NRR的选择性。
本文要点：
1）研究人员通过静电纺丝合成了三种不同类型的嵌入金属的碳纳米纤维（Mo-CNF、Co-Mo-CNF、Co-CNF）。
2）研究发现嵌入金属的CNF是控制质子源和限制HER过程中过度Volmer反应的有利结构。Co作为给质子物种发挥作用，并增强局部质子源，这有助于N2在Mo活性位点附近的氢化步骤。这些结果得到了原位SEIRAS实验和同位素标记试验的证实。
3）研究人员使用各种进料气体和电催化剂进行了快速定性旋转圆盘电极（RRDE）试验和包括严格控制试验的严格氨合成试验。
这项工作提供了有价值的战略评估电化学NH3合成的电催化剂与质子化物种和氮掺杂碳结构。
Sunki Chung, et al, Local Proton Source Enhanced Nitrogen Reduction on a Combined Cobalt-Molybdenum Catalyst for Electrochemical Ammonia Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202212676
https://doi.org/10.1002/anie.202212676
5. Angew：利用多孔亚纳米芳香骨架实现全天候Li-S电池
具有高能量密度的锂-硫（Li-S）电池目前正受到极大的关注。然而，它们在低温下的氧化还原动力学极其缓慢，在高温下面临严重的多硫化物穿梭效应，这严重制约了Li-S电池的发展。近日，复旦大学王永刚教授提出了一种通过使用基于醚基电解质的多孔亚纳米芳香骨架（SAF）改性隔膜来实现Li-S电池全天候运行的策略。
本文要点：
1）基于合理的分子工程，研究人员开发了具有亚纳米孔径(0.97 nm)和窄带隙(1.72 eV)的全共轭SAF-3，其具有33.21 eV的大的多硫化物迁移势垒。此外，Bader电荷计算揭示了SAF-3在与Li2S6相互作用时转移了更多的电子。非原位X射线光电子能谱(XPS)和原位X射线衍射(XRD)检测表明，SAF-3改性隔板能够抑制多硫化物的穿梭，促进其氧化还原转化。
2）SAF-3改进型电池可以在40至60 ℃的宽温度范围内正常工作，表现出全天候电池性能。此外，改性电池显示出理想的室温性能，包括高倍率性能(在4.0 C下容量达到706 mAh·g-1)和良好的循环稳定性(在1.0 C下600次循环的衰减率为0.045%)。即使在高硫负载(5.0 mg·cm-2)和贫电解质(5 μl·mg-1)的条件下，100次循环后仍获得90%的优异容量保持率。
Jie Xu, et al, Realizing All-Climate Li‒S Batteries by Using a Porous Sub-Nano Aromatic Framework, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202211933
https://doi.org/10.1002/anie.202211933
6. Angew：用于CO氧化的Cu1/TiO2单原子催化剂中分子氧和表面晶格氧的双重活化
活性氧物种(ROSs)的产生是多相催化氧化过程中最重要的过程。在各种ROS中，化学吸附的O2分子和具有最高氧化电位的活性表面晶格O2-广泛参与多相催化氧化过程，它们通常产生在金属基多相催化剂的表面。目前人们尚未深入阐明O2和表面晶格O2-在一个活性金属位点上同时活化的深层机制。近日，华中师范大学郭彦炳教授选择具有d10S1电子构型和高d带中心的IB族金属之一的Cu和具有优异氧活化能力的广泛研究的载体TiO2，通过简单的溶液方法设计和制备了Cu1/TiO2单原子催化剂。
本文要点：
1）结合的铜物种被有效地捕获在TiO2表面的Ti空位上。原子孤立的Cu1+和相邻的O2-和Ti4+在TiO2框架中的杂化同时激活化学吸附的O2和与Cu原子相邻的表面晶格O2-。通过Cu1-O-Ti杂化的电荷转移降低了Cu位点被占据的3d轨道，这促进了O2分子在孤立的Cu1+和2配位表面晶格O2c位点的化学吸附和活化。同时，Cu1-O-Ti杂化降低了表面晶格O2-物种的费米能级能量，产生了活性表面晶格O2-。
2）化学吸附在O2c位点的超氧化物O2-物种最初在相对低的温度(80 ℃)下被活化，这通过E-R途径引发CO氧化。随着温度升高到200 °C左右，O2的化学吸附受到极大的限制，而与Cu位置相邻的双活化表面晶格O2-通过MvK机制直接与CO分子反应。
3）由于孤立的Cu物种，同时活化的化学吸附的O2分子和表面晶格O2-之间的协同效应有效地促进了催化氧化性能。因此，这项工作不仅证明了分子氧和表面晶格氧的同时双重活化，而且扩展了对协同促进的催化氧化过程的理解，为原子水平的研究和实际应用提供了线索。
Yarong Fang, et al, Dual Activation of Molecular Oxygen and Surface Lattice Oxygen in Single Atom Cu1/TiO2 Catalyst for CO Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202212273
https://doi.org/10.1002/anie.202212273
7. AM：基于蓝相聚合物支架的超200°C宽温激光器
蓝相液晶(BPLC)激光器由于其独特的三维光子带隙在传感器、显示和防伪等方面得到了广泛的关注和潜在的应用。然而，这种BPLC激光器的工作温度范围是不够的，需要研究来阐明潜在的机制。中科院理化技术研究所江雷院士和王京霞研究员等基于坚固的聚合物支架成功地在染料掺聚合物稳定蓝相液晶(DD-PSBPLCs)中实现了宽温度重构激光器，其工作温度范围为25℃~230℃，这是前所未有的。
本文要点：
1）广泛的温度激光来自于使用的坚固聚合体系的高热稳定性，它提供了足够的反射和匹配的荧光信号。而DD-PSBPLCs的温度可调激光行为与系统中未聚合含量(~60 wt%)的相变有关，这赋予了BP激光器的重构特性，包括U型激光阈值、可逆激光波长和在约70°C时的明显激光增强。
2）这项工作不仅为宽温度BPLC激光器的设计提供了新的思路，而且为新型多功能有机光学器件的创新微观结构变化提供了重要的见解。
Chen, Y., Zheng, C., Yang, W., Li, J., Jin, F., Li, X., Wang, J. and Jiang, L. (2022), Over 200 °C Broad Temperature Lasers Reconstructed from Blue Phase Polymer Scaffold. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2206580.
DOI: 10.1002/adma.202206580
https://doi.org/10.1002/adma.202206580
8. AM：黑磷对CoSe2表面电荷重分布的影响用于在酸性电解液中电化学生产H2O2
双电子氧还原（ORR）电化学法制备过氧化氢（H2O2）提供了一种绿色的方法来缓解电流对能量密集型的蒽醌过程的依赖，具有良好的现场应用前景。不幸的是，在碱性环境中，H2O2不稳定，会快速分解。在酸性电解液中制备H2O2可以防止其分解，但活性的、稳定的和选择性的电催化剂的选择明显有限。基于此，中科大俞书宏院士，高敏锐教授报道了一种过渡金属二硫属化物纳米结构，即金属二硒化钴纳米带（CoSe2 NBs），由几层黑磷（BP）纳米片功能化-允许沿扶手椅方向的快速电子转移-可以在酸性电解液中催化O2的2e−还原为H2O2，具有高选择性和高效率。
本文要点：
1）基于同步加速器的X射线能谱研究结合密度泛函理论（DFT）计算表明，BP有趣的电子性质在CoSe2中引起了相当大的表面电荷重新分布，这不仅导致了HOO*的吸附减弱，从而避免了O-O键的断裂，而且还促进了HOO*中间体的质子化反应生成H2O2。
2）因此，在流动反应器中，BP/CoSe2催化剂能够以≈1530 mg L−1 h−1 cm−2的产率产生H2O2。因此，本工作为设计能够在酸性介质中高效电合成H2O2的高性能无贵金属催化剂提供了一条新的途径。
Ya-Rong Zheng, et al, Black Phosphorous Mediates Surface Charge Redistribution of CoSe2 for Electrochemical H2O2 Production in Acidic Electrolytes, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202205414
https://doi.org/10.1002/adma.202205414
9. Mater. Horiz.：具有混合电子/离子界面的高能量密度的正极
高能量密度、高安全性的先进正极材料是储能领域的迫切需求。在锂一次电池(LPB)系统所采用的转换型正极中，碳氟化物（CFx）正极在40~170 ℃的极宽温度范围内表现出优异的电化学性能，其理论重量能量密度为3725 W h kg-1，体积能量密度为9313 W h L-1，在便携式电子设备、微型医疗电子设备和军事设备等各个具体应用领域都取得了巨大成功。然而，由于低电子传导性和固有的临界动力学问题，CFx表现出严重的电压延迟、较差的倍率性能和较少的活性物质利用率。
近日，中科院化学所李玉良院士，黄长水研究员实现了一种新型的CFx二维封装（碳氟化物/石墨炔异质结构（CFx/GDY）），并通过充分的电子结构调制来提高CFx正极的电化学性能。
本文要点：
1）研究表明，二维封装的CFx/GDY杂化材料具有较高的比容量和优异的倍率性能。二维封装确保了活性材料和导电介质之间高效和增强的连接性，为离子迁移提供了稳定的3D网络通道，也提供了快速的电子转移。
2）CFx/GDY杂化材料的电荷分布和能隙明显不同于CFx杂化材料，这表明CFx/GDY杂化材料具有有效的电子结构调制，导致了较小的初始电压延迟、加速的动力学行为和良好的电子导电性。这种包覆可以改变电极界面，改善正极和电解液之间的结构和界面稳定性，显著地在循环时紧密接触，减少电荷传质阻力。此外，包覆后的LiF颗粒能够有效地抑制LiF在表面的聚集，有利于锂离子向体相结构的扩散。
Jingchi Gao, et al, High energy density primary cathode with a mixed electron/ion interface, Mater. Horiz., 2022
DOI: 10.1039/d2mh00635a
https://doi.org/10.1039/d2mh00635a
10. AM：一种不燃高压4.7 V无负极锂电池
无负极锂金属电池采用原位镀锂电流集流体作为负电极，以提供最佳的质量和体积能量密度。这种电池的主要挑战包括其循环稳定性差和易燃有机电解质的安全问题。斯坦福大学戴宏杰院士等报道了一种高压4.7 V无负极锂金属电池，使用涂有一层(~950 nm)硅聚丙烯酸腈(Si-PAN, 25.5 μg cm−2)的Cu箔作为负极，高压无钴LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)作为正极，由含有4.5 M双(氟磺酰)酰亚胺锂(LiFSI)盐的N-甲基-N-丙基吡咯酰亚胺(Py13FSI)以及1wt %双(三氟甲磺酰)酰亚胺锂(LiTFSI)组成非易燃离子液体电解质。
本文要点：
1）Si-PAN涂层在充电过程中促进锂的生长，并在电池循环过程中锂的电镀/剥离过程中可逆地膨胀/收缩。含有大量FSI−和TFSI−的宽电压窗电解质有助于形成稳定的固体电解质层。
2）本文提供了4.7 V无负极Cu@Si-PAN/LiNi0.5Mn1.5O4电池，可逆比容量为约120 mAh g−1，循环稳定性高(120循环后容量保持80%)。这些结果代表了第一个无负极锂电池高4.7 V放电电压和高安全性。
Liang, P., et al, A Non-Flammable High-Voltage 4.7 V Anode-Free Lithium Battery. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207361.
DOI: 10.1002/adma.202207361
https://doi.org/10.1002/adma.202207361
11. AM：二维过渡金属二卤代化物电催化剂中的空位缺陷:从聚集到原子构型
空缺缺陷工程已很好地用于灵活塑造各种催化剂的综合理化性能。特别是二维过渡金属二卤代化合物(2D TMDs)中硫阴离子空位(S/Se/Te)的工程研究，越来越多地致力于使其达到电催化析氢反应(HER)的最终性能极限。尽管在过去十年中取得了显著的进展，但对基于二维TMDs的电催化最先进的空位工程仍缺乏系统和深入的了解。北京科技大学张跃院士和康卓教授等综述了空缺工程从聚合构型到原子构型的发展过程，包括空缺工程的发展背景、可控制造、完整的表征和具有代表性的空缺工程应用。
本文要点：
1）本文中，具体的空位调节路径和由此产生的催化性能改善之间的深层次关联在原子重排、电荷再分配、能带变化、中间吸附-解吸优化和电荷/传质促进方面得到了逻辑上的澄清。
2）此外，本文还将目光投向了基于空位工程的单原子催化和催化剂使用寿命动态结构-性能相关性的前沿研究领域。通过对残余挑战和未来展望的批判性讨论，本文为先进缺陷催化剂的合理设计提供了新的思路，并引导其在高效能量转换和存储领域的更广泛应用。
Bai, Y., et al, Vacancy Defects in 2D Transition Metal Dichalcogenide Electrocatalysts: From Aggregated to Atomic Configuration. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2206576.
DOI: 10.1002/adma.202206576
https://doi.org/10.1002/adma.202206576
12. AM：生物矿化双酶纳米颗粒调节肿瘤糖代谢诱导肿瘤细胞凋亡和抗肿瘤免疫治疗
目前，免疫检查点疗法联合化疗、放疗是提高免疫疗法疗效的有效策略。然而，化疗和放疗会产生严重的副作用，因此找到安全有效的方法与免疫治疗结合是至关重要的。中科院长春应化所陈学思院士和田华雨研究员等研究发现，调节肿瘤糖代谢可诱导肿瘤细胞凋亡，调节程序性死亡配体1 (PD-L1)的表达程度。因此，本文研究如何通过调节肿瘤糖代谢结合抗PD-L1治疗来治疗肿瘤。
本文要点：
1）首先，作者利用生物矿化方法将纳米酶与葡萄糖氧化酶(GOx)杂交，构建具有双酶活性的纳米颗粒。它具有自我扩增和调节肿瘤细胞糖降解活性的能力。并可诱导肿瘤细胞凋亡，增加肿瘤细胞PD-L1的表达。
2）为了治疗肿瘤，作者进一步将纳米颗粒与抗PD-L1结合，在很大程度上抑制了肿瘤的发展，并显著增加了小鼠的生存时间。联合治疗也有显著的免疫记忆效应，成功地防止了肿瘤的复发和转移。据作者所知，这是第一个在癌症治疗中结合肿瘤糖代谢和免疫检查点的研究。这种创新、安全、低毒、高效的抗肿瘤策略具有良好的临床应用前景。
Zhang, S., et al, Biomineralized Two-Enzyme Nanoparticles Regulated Tumor Glycometabolism Inducing Tumor Cell Pyroptosis and Robust Anti-Tumor Immunotherapy. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2206851.
DOI: 10.1002/adma.202206851
https://doi.org/10.1002/adma.202206851
