1. Nature：暖池区海洋热含量调控海洋-陆地之间的水汽传输增加地球气候系统中关键海区——热带太平洋的上层海洋热量，很可能会导致亚洲东部季风区更为湿润。同济大学海洋地质国家重点实验室翦知湣教授团队发现热带海洋变暖对东亚季风气候具有强化作用，首次从能量学角度阐释了低纬海洋过程在气候演变中的驱动作用，为解答海-陆水热循环联系提供了最新见解。Jian, Z., Wang, Y., Dang, H. et al. Warm pool ocean heat content regulates ocean–continent moisture transport. Nature (2022).DOI：10.1038/s41586-022-05302-yhttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05302-y
2. Sci. Adv.：通过稀释电子导体稳定石榴石锂界面
高界面电阻和锂树枝晶生长是固态锂电池面临的两大挑战。对电子电导率和锂枝晶形成之间的相关性缺乏了解限制了SSLB的发展。近日，复旦大学夏永姚教授、马里兰大学王春生教授通过稀释电子导体稳定石榴石/锂界面。1) 通过在氮化铝（AlN）夹层退火将电子导体从界面稀释为体锂，作者将界面从混合离子/电子导电转变为单独离子导电，从亲锂转变为疏锂，从而从根本上了解电子导电性、锂枝晶和界面电阻之间的关系。2) 在AlN和Li之间的转化合金反应过程中，亲锂和导电LixAl扩散到Li中，形成致密的亲锂和离子导电Li3N，在时间/容量恒定模式下分别达到2.6/14.0 mA/cm2的超高临界电流密度。对界面电阻和锂枝晶抑制的界面性质影响的基本理解将为设计高性能SSLB提供指导。Feng Wuliang et.al Stabilization of garnet/Li interphase by diluting the electronic conductor Sci.Adv. 2022DOI: 10.1126/sciadv.add8972https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add8972
3. Sci. Adv.：均相催化剂的电化学回收
均相催化剂具有快速的动力学和敏锐的反应选择性。然而，由于可重用性方面的挑战，它们在工业催化中的广泛应用仍然受到限制。鉴于此，伊利诺伊大学Su Xiao提出了一种氧化还原介导的电化学方法，用于催化剂循环，使用金属聚合物功能化电极进行结合和释放。1) 作者研究了氧化还原平台用于分离有机合成和工业化学制造中的关键铂和钯均相催化剂。致使在硅氢加成、硅烷醚化、铃木交叉偶联和瓦克氧化的贵金属催化剂在电化学上循环使用。2) 氧化还原电极表明，铂基催化剂（每克吸附剂Qmax高达200毫克铂）在产品混合物中的吸附量很高，回收率高达99.5%，同时在多个循环中保持完全催化活性。机械研究和电子结构计算的结合表明，在催化循环期间与阴离子中间体的选择性相互作用在分离过程中起着关键作用。Stephen Cotty et. al. Electrochemical recycling of homogeneous catalysts Sci.Adv. 2022DOI: 10.1126/sciadv.ade3094https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade3094
4. Chem. Rev.：吸附过程中的沸石：现状和前景
自20世纪50年代取得工业突破以来，沸石被广泛用作催化剂、离子交换器和吸附剂，并在许多分离过程中仍然是最先进的吸附剂。此外，它们的特性使它们成为开发和新兴分离应用的首选材料。瓦伦西亚政治大学Fernando Rey对沸石的现状和前景进行了综述。1) 作者将沸石的相关性及其在吸附技术中的应用和前景纳入背景。它分为三个不同的部分，即沸石、纳米多孔材料上的吸附和沸石的化学分离。在第一节中，从分子筛的结构、组成、制备和性质等方面对其进行了解释，并简要回顾了其应用。在第二部分中，介绍了吸附科学的基本原理，特别关注其工业应用和我们感兴趣的案例，即分子筛吸附。最后，介绍了与化工和能源生产相关的最新分离技术，其中沸石具有实际或潜在的适用性。2) 用沸石优化吸附工艺取代目前的一些分离方法意味着可持续性和节能方面的改进。讨论了不同的分离机制和潜在的吸附特性，这些特性使沸石具有相应应用潜力。Eduardo Pérez-Botella et.al. Zeolites in Adsorption Processes: State of the Art and Future Prospects. Chem. Rev. 2022DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00140https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00140
5. Angew：硫代烷基配体在纳米钯催化剂上直接生成H2O2中的多重作用
包括硫酸盐在内的共吸附有机物种可以促进Pd颗粒上H2和O2直接合成过氧化氢（H2O2）。近日，查尔姆斯理工大学Henrik Gr¨ onbeck，Lin Chen使用基于密度泛函理论（DFT）的动力学模型，辅以活度测量和振动光谱来提供对烷基硫醇(RS)Pd上直接生成H2O2的原子理解。1）研究发现，在反应条件下，RS物种被氧化，生成有效配体RSO2。RSO2配体表现出优越的质子转移到中间表面物种OHO的能力，从而加速了H2O2的形成。2）配体还通过封闭非选择性成水的位置和改变Pd的电子结构来提高选择性。因此，这项工作使直接生成过氧化氢的选择性比配体功能化的钯纳米颗粒更高的观察结果更加合理，并表明有机表面改性剂的工程可以用来促进所需的氢转移路线。Lin Chen, et al, Multiple Roles of Alkanethiolate-Ligands in Direct Formation of H2O2 over Pd Nanoparticles, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202213113https://doi.org/10.1002/anie.202213113
6. Angew：红外扩散有序光谱揭示分子大小和结构
阿姆斯特丹大学Sander Woutersen等开发了红外扩散有序光谱(IR-DOSY),它可以同时表征分子结构和大小。1）作者基于这样的事实，即通过斯托克斯-爱因斯坦关系，分子的扩散系数由其大小决定，并且通过创建浓度梯度并以红外频率分辨的方式跟踪其平衡来实现对扩散系数的灵敏度。类似于NMR-DOSY，二维IR-DOSY光谱具有沿一个轴的IR频率和沿另一个轴的扩散系数(或等价地，尺寸),因此化合物的化学结构和尺寸被同时表征。2）在混合物的红外-DOSY光谱中，不同大小的分子被很好地分成不同的红外峰组。将这一想法扩展到更高维度，作者还进行了3D-IR-DOSY，其中结合了飞秒多维IR光谱的构象敏感性和尺寸敏感性。Giubertoni, G., et al, Infrared Diffusion-Ordered Spectroscopy Reveals Molecular Size and Structure. Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202213424https://doi.org/10.1002/anie.202213424
7. Angew：控制原子级精确金属纳米团簇的单、双和三光子激发荧光
控制金属纳米团簇的单、双和三光子激发荧光仍然具有挑战性。近日，安徽大学Manzhou Zhu，Qiong Zhang，Xi Kang等通过利用溶剂效应实现了对金属纳米团簇的非线性光学单、双和三光子激发荧光的控制。1）作者合成并表征了一新型发光纳米团簇 Au9Ag6(SPhtOMe)4(DPPOE)3Cl3。2）溶剂效应不仅可以控制该纳米团簇的荧光，更重要的是，它还可以调节团簇的光致发光性质，如单光子、双光子和三光子激发荧光。3）研究发现，增加溶液极性、提高偶极矩、扩大HOMO-LUMO能隙和降低团簇在溶液中的溶液粘度可以赋予它们优异的高阶多光子激发荧光。该工作提供了一个有趣的团簇模型，实现在原子水平上操纵线性和非线性光学器件。Peiyao Pan, et al. Control the Single-, Two-, and Three-Photon Excited Fluorescence of Atomically Precise Metal Nanoclusters. Angew. Chem. Int. Ed., 2022DOI: 10.1002/anie.202213016https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213016
8. Angew：具有极强的正协同性的超紧密的主客体结合
协同性在自组装和分子识别中起着关键作用。纽约州立大学布法罗州立学院Bing Gong等发现在高极性DMF中，具有环向主链的刚性芳族低聚酰胺大环以2:1的比率与基于DABCO的阳离子客体以高亲和力结合。主客体结合也表现出异常强的正协同性，由相互作用因子α量化，这是合成主客体系统中最大的。1）作者由等温滴定量热法(ITC)揭示并由质谱、NMR和计算研究完全证实的异常强的正协同性是由客体诱导的大环堆积和来自客体的烷基端链的稳定化驱动的，这是在结合第二大环时出现的相互作用。2）这种主客体体系通过非常积极的协同作用驱动紧密结合，为研究分子相互作用和构建稳定的超分子组装体提供了一个可调的平台。Sobiech, T..A., et al, Ultra-Tight Host-Guest Binding with Exceptionally Strong Positive Cooperativity. Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202213467https://doi.org/10.1002/anie.202213467
9. AM：快速光固化固态聚（离子液体）离子凝胶，用于热稳定性和柔性电致变色器件
原位聚合形成的离子凝胶可以有效提高电解质的加工性能，但固化过程缓慢且对氧敏感。考虑到聚离子液体（PIL）的低氧溶解度，设计了原位聚合离子凝胶以实现优异的电解质。近日，南洋理工大学Lee Pooi See制备了两种原位聚合离子凝胶（PIL A和PIL B），可在一分钟内快速光固化。1) 离子凝胶高度透明、可拉伸，并表现出优异的物理化学稳定性，包括热稳定性、电化学稳定性和空气稳定性，使其能够在各种条件下发挥作用。2) 得益于这些特性，两种高性能电致变色器件（ECD）已经组装完成，它们是铁中心配位聚合物（FeCP）和氧化钨（P-WO3）电致变色材料，实现了高对比度（45.2%和56.4%）、快速响应时间（1.5/1.9 s和1.7/6.4 s）和出色的循环耐久性（3000次循环中保持率>90%）。3) 由于离子凝胶的热稳定性，ECD也可以在较宽的温度范围（-20至100⁰C）内保持稳定。通过使用可变形基板（如超薄ITO玻璃），实现了弯曲电致变色护目镜和柔性电致变色显示器，展现了其在未来可穿戴设备中的发展潜力。Poh, W.C., Eh, A.L.-S., Wu, W., Guo, X. and Lee, P.S. (2022), Rapidly Photocurable Solid-State Poly(ionic liquids) Ionogels For Thermally Robust and Flexible Electrochromic Devices. Adv. Mater. 2206952.DOI: 10.1002/adma.202206952https://doi.org/10.1002/adma.202206952
10. AM：用于极化激子转换的有机异质结构的动态外延生长
外延生长过程中的高度空间和角度精度对于构建具有所需子结构的有机低维异质结构（OLDH）至关重要，但复杂异质成核的位置不可预测仍然是一个重大挑战。近日，苏州大学王作山、王雪东沿着定制的纵向/横向方向开发了一种动态外延生长方法，以创建具有分层结构的多种OLDH。1) 种子晶体从动力学物种到热力学物种的受控形态演变是通过将结晶时间从0增加到600 s来实现的。因此，动力学和热力学种子晶体分别呈现（100）和（011）的特定晶格匹配晶面，这有助于三块异质结构的纵向外延生长（LG）过程和轴向分支异质结构的水平外延生长（HG）过程。2) 主要的核/壳异质结构是通过LG和HG工艺制备的，结晶时间为∼30秒。重要的是，这些制备的OLDH通过激子转换和异质结处的光子传播，实现了光学逻辑门应用的合理极化激子转换。该策略为集成光电子学中具有各向异性光学特性的OLDH的精确合成提供了一条新途径。Wu, B., et al, Dynamic Epitaxial Growth of Organic Heterostructures for Polarized Exciton Conversion. Adv. Mater. 2206272.DOI: 10.1002/adma.202206272https://doi.org/10.1002/adma.202206272
11. AEM：质子交换膜燃料电池中的高耐久性氟化高透氧离聚物
为了使质子交换膜燃料电池在轻型和重型车辆应用中更具成本竞争力，需要降低其催化剂层中的铂含量。然而，由于离聚物-铂界面处的局部氧传输电阻较高，降低铂含量会导致电压损失。因此，使用比Nafion具有更高透氧性的离聚物至关重要。近日，Giner公司的Xu Hui报道了高耐久性氟化高透氧离聚物。1) 作者通过全氟-2,2-二甲基-1,3-二恶唑（PDD）与全氟（4-甲基-3,6-二氧代环己烷-7-烯）磺酰基氟化物（PFSVE）共聚，合成了新型高透氧离聚物（HOPI），其透氧性比Nafion高五倍。2) PDD由于其开环结构而具有较高的渗透率，而PFSVE提供了离子导电性。PDD含量和等效重量的优化可以提高燃料电池的性能，主要是在高电流密度下，其中HOPI可以实现 >1.25 W cm−2的功率密度且仅损失4.5 mV，其超过美国能源部的耐久性目标（0.8 A cm−2）30 mV的六倍多。作者还从基础水平上阐明了HOPI与PtCo/C催化剂的SO3−基团之间的相互作用。Macauley, N., et al, Highly Durable Fluorinated High Oxygen Permeability Ionomers for Proton Exchange Membrane Fuel Cells. Adv. Energy Mater. 2022, 2201063.DOI: 10.1002/aenm.202201063https://doi.org/10.1002/aenm.202201063
12. AEM：卤化物扩散平衡及其对钙钛矿太阳电池效率演化的影响
了解钙钛矿太阳能电池（PSC）的降解机理对于解决其不稳定性问题尤为重要，而不稳定性是阻碍其商业化的主要因素之一。在钙钛矿型器件异质界面处存在的卤化物扩散平衡主要影响器件性能。华东理工大学侯宇、杨双研究了卤化物扩散平衡及其对钙钛矿太阳电池效率演化的影响。1) 综合实验和理论研究表明，在p-i-n PSC装置中，卤化物组分从钙钛矿扩散到富勒烯层，并在黑暗老化条件下碘密度（1018–1019 cm−3）在80小时内保持平衡。发现PSC的器件效率和卤化物扩散平衡之间存在强烈的相关性，因为扩散的卤化物可以化学掺杂传输层并导致非化学计量的钙钛矿表面，导致太阳能电池的光伏效率的初始增强和长期损失。2) 针对这个问题，作者开发了一种预掺杂策略，以在器件制造完成后达到卤化物扩散平衡，从而避免进一步的卤化物迁移和初始效率变化。结果，制备的PSC在连续一次阳光照射下，效率达到23.13%，功率输出稳定。Li, Q., et al, Halide Diffusion Equilibrium and Its Impact on Efficiency Evolution of Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2022, 2202982.DOI: 10.1002/aenm.202202982https://doi.org/10.1002/aenm.202202982
