1. Nature Chemistry：碘酸作为大气气溶胶源的气相形成机理
碘是大气化学中的一种活性微量元素，可破坏臭氧并使粒子成核。自1950年以来，碘排放量增加了三倍，预计随着O3表面浓度的升高，碘排放将继续增加。尽管广泛存在的碘酸（HIO3）比硫酸可以更有效地形成颗粒，但其气相形成机制仍未阐明。近日，科罗拉多大学Volkamer Rainer、Finkenzelle Henning，赫尔辛基大学Theo Kurten探究了碘酸作为大气气溶胶源的气相形成机理。
本文要点：
1) 在以大气相关速率产生碘自由基的CLOUD大气模拟实验中， IOIO通过反应（R1）HIO3 + O3 → IOIO4和（R2）IOIO4 + H2O → HIO3 + HOI + (1)O2得到有效转化。
2) 实验室得出的反应速率系数也得到了理论的证实，并可以解释在自由对流层较低白天HIO3的现场观测结果。该机制构建了碘源和颗粒形成之间缺失的联系。由于微粒碘酸盐很容易被还原，将碘再循环回气相中，表明碘在气溶胶形成中起催化作用。
Henning Finkenzelle, et al. The gas-phase formation mechanism of iodic acid as an atmospheric aerosol source. Nature Chem 2022
DOI: 10.1038/s41557-022-01067-z
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01067-z
2. Nature Chemistry：利用废聚氯乙烯通过增塑剂介导的电氯化法合成氯芳烃
对于塑料垃圾，急需开发新的方法来减少其产生或者对其进行再利用。在这种情况下，回收率最低且高产量的聚氯乙烯（PVC）受到了人们的关注，因为它容易释放增塑剂和腐蚀性HCl气体。近日，美国密西根大学McNeil Anne J.通过设计成对的电解反应，在由增塑剂介导的耐空气和潮湿过程中，可以实现PVC合成氯芳烃。
本文要点：
1) 在其他塑料废物存在的情况下，该反应仍可有效地进行，并且可以直接使用商业塑化PVC产品。
2) 通过生命周期评估表明，在配对电解反应中使用PVC废料作为氯源，可以有效地减缓全球变暖。总的来说，该方法可以启发其他利用电合成反应重新利用废PVC和相关聚合物的策略，包括那些利用现有聚合物添加剂的策略。
Danielle E. Fagnani, et al. Using waste poly(vinyl chloride) to synthesize chloroarenes by plasticizer-mediated electro(de)chlorination. Nature Chem. 2022
DOI: 10.1038/s41557-022-01078-w
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01078-w
3. Nature Chemistry：利用酶实现对氮中心自由基进行对映选择性氢胺化
在制药工业中，合成药物分子的路径经常会涉及C-N键，使用亲核和硝基苯转移机制，可以通过酶促方式来促进C-N键的形成。在C-N键形成过程中，氮中心自由基是一个高效的生发位点，然而，无论是天然生物酶还是工程酶，都无法生成和控制氮中心自由基。最近，来自康奈尔大学化学与化学生物学系的Todd K. Hyster等人通过使用黄素依赖性“烯”-还原酶和外源性光氧催化剂，在蛋白质活性位点内实现了选择性地生成酰胺基，验证了协同催化剂策略可达到的以往单一酶无法实现的功能。
本文要点：
1) 该研究引入的这些酶可以通过定向进化进行工程设计，从而以高水平的对映选择性催化5-外、6-内、7-内、8-内和分子间的氢胺化反应；
2) 通过力学研究，研究者们证实自由基的引发是通过酶的门控机制所催动，其中蛋白质通过光催化剂热力学激活底物进行还原；
3) 此外，分子动力学研究表明，酶可以利用非标准结合相互作用来结合底物，以进一步操纵反应性，从而成功证实这些酶在控制高能自由基中间体反应性方面的多功能性。
Ye, Y., Cao, J., Oblinsky, D.G. et al. Using enzymes to tame nitrogen-centred radicals for enantioselective hydroamination. Nat. Chem. (2022).
DOI: 10.1038/s41557-022-01083-z
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01083-z
4. Nature Energy：采用平面混合异质结结构的有机光伏器件中受抑制的复合损失
目前，高性能的有机光伏器件大多采用体异质结结构，在这种结构中，许多施主-受主(D-A)异质结处形成的电荷转移态有助于激子解离。然而，源于光载流子复合的电荷转移态的自旋特性允许在这些异质结处弛豫到最低能量的三重态激子(T1),导致光电流损失。香港城市大学Alex K.-Y. Jen，Francis R. Lin和南京大学Chunfeng Zhang等发现这种损耗途径可以在顺序处理的平面混合异质结(PMHJ)器件中得到缓解，该器件采用具有内在较弱激子结合强度的给体和受体。
本文要点：
1）PMHJ中减少的D-A混合减轻了D-A接触处的非成双复合，限制了弛豫的机会，从而抑制了T1的形成，而没有牺牲激子离解效率。这导致器件具有大于19%的高功率转换效率。作者阐明了PMHJs的工作机制，并讨论了对材料设计、器件工程和光物理的影响，从而为未来有机光伏实现其全部承诺提供了全面的基础。
2）未来的研究应致力于提高这些PMHJ电池的稳定性和揭示这些高性能器件中VOC损耗的基本机制，将进一步最大限度地降低光电压-光电流权衡，导致PCE超过20%，达到OPV的理论极限。
Jiang, K., Zhang, J., Zhong, C. et al. Suppressed recombination loss in organic photovoltaics adopting a planar–mixed heterojunction architecture. Nat Energy (2022).
DOI: 10.1038/s41560-022-01138-y
https://doi.org/10.1038/s41560-022-01138-y
5. Nature Commun.：氢吸附动力学在电催化CO2还原中的关键作用
在操作条件下对界面金属−氢相互作用的精确理解，对于推动金属催化剂在清洁能源技术中的应用至关重要。尽管钯基催化剂广泛用于电化学制氢，但与其他金属不同，在活性电化学过程中钯与氢的相互作用极其复杂。有鉴于此，南京大学丁梦宁、苏州大学李彦光研究了氢吸附动力学在电催化CO2还原中的关键作用。
本文要点：
1) 通过电输运测量，在电催化条件下识别并量化了钯及其合金纳米催化剂的氢表面吸附和亚表面吸附（相变）特征，并研究了电化学二氧化碳还原（CO2RR）与氢吸附动力学之间的竞争关系。
2) 通过动态和稳态评估，揭示了局部电解质环境（例如具有不同pKa的质子供体）对CO2RR过程中氢吸附动力学的关键影响，这为电化学界面和催化系统的优化提供了见解。
Mu Zhangyan, et al. Critical role of hydrogen sorption kinetics in electrocatalytic CO2 reduction revealed by on-chip in situ transport investigations. Nature Commun 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-34685-9
https://doi.org/10.1038/s41467-022-34685-9
6. Chem. Soc. Rev. 用于CO2捕获、分离和转化的多孔有机聚合物
长期以来，多孔有机聚合物（POPs）被认为是二氧化碳（CO2）捕获、分离和转化的主要材料。因为它们具有永久孔隙率、结构可调性、稳定性和相对低的成本的特点。近日，弗里堡大学Ali Coskun综述研究了用于CO2捕获、分离和转化的多孔有机聚合物。
本文要点：
1) 尽管富含杂原子的微孔网络及其胺浸渍/官能化的策略已被用于开发以提高POPs的CO2亲和力，但最近，重点已转移到工程孔隙环境，从而产生了新一代富含杂原子的高微孔PoPs，其特征是具有丰富的催化位点，用于捕获CO2并将其转化为增值产品。
2) 系统地概述了用于分离、捕获和转化CO2的PoPs结构-性质之间的关系，并归纳了该领域的最新进展。
Kyung Seob Song, Patrick W. Fritz, and Ali Coskun, Porous organic polymers for CO2 capture, separation and conversion. Chem Soc Rev 2022
DOI: 10.1039/D2CS00727D
https://doi.org/10.1039/D2CS00727D
7. AM：用于多组分气体检测的单片石墨烯功能化微激光器
光学-微腔增强的光-物质相互作用为发展快速和精确的传感技术提供了强大的工具，促进了从细胞、纳米颗粒到大分子的生化目标的检测应用。然而，这种原始微谐振器固有的惰性限制了它们在气体检测等新领域的推广。近日，电子科技大学Baicheng Yao，Yunjiang Rao，耶拿·弗里德里希·席勒大学Giancarlo Soavi通过在掺铒超模式微球中沉积石墨烯，实现了一种功能化的微激光传感器。
本文要点：
1）研究人员利用980 nm泵浦，在单个器件中实现了在微谐振腔的不同模系中激发的多条激光谱线的联合产生。
2）由于石墨烯诱导的腔内后向散射，这些分裂模激光之间的干涉在电域(0.2-1 MHz)产生精度低于kHz的节拍音符。这使得无需实验室就可以从混合物中识别多种气体，并可以对气体进行超灵敏的检测，甚至可以检测到单个分子。
该方案提供了一种无需标记的光学工具，实现了气体分子的定性和定量检测，体积小、功耗低、操作简单。
Yanhong Guo, et al, A Monolithic Graphene-Functionalized Microlaser for Multispecies Gas Detection, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202207777
https://doi.org/10.1002/adma.202207777
8. AM：一种用于自发颜色适应的仿生视网膜形成器
颜色自适应是指对入射光在视网膜上的光谱成分进行感知和预处理，对彩色图像识别具有重要意义。由于冗余的数据检测、复杂的信号转换过程和对附加存储模块的要求，使用互补的金属氧化物半导体技术通过相同的物理过程将传感、存储和处理功能应用于彩色图像是具有挑战性的。近日，国防科技大学Tian Jiang，Yinlong Tan利用2D材料制作了一种具有信号传感、记忆和处理能力的仿生视网膜形变装置，实现了自发的颜色适应。
本文要点：
1）研究发现，CIR器件表现出与波长相关的非易失性双极光电导性，将信号感知、存储和处理能力集成到一个简单的无门双端器件中。
2）研究人员展示了红蓝、红绿两种拮抗感受野。与以往的栅控2D视形器件不同，所提出的CIR器件的正、负光电导来源于O2分子在2D材料上的物理吸附和解吸。
3）与人类视网膜的光漂白过程类似，光诱导解吸O2分子调节的导电状态是稳定的、可逆的和节能的。因此，从底层材料的角度来看，所开发的视网膜变形装置是构建高效、低结构复杂性的人工视觉感知系统的一种有前途的候选者。
Yinlong Tan, et al, A Bioinspired Retinomorphic Device for Spontaneous Chromatic Adaptation, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202206816
https://doi.org/10.1002/adma.202206816
9. AM：分子拥挤效应模拟耐寒植物实现在更宽的使用温度范围内稳定锌负极
锌阳极枝晶生长、电镀剥离效率低、水溶液凝固点高等问题阻碍了水系锌离子电池的实际应用。近日，苏州大学Tao Cheng，哈工大王殿龙教授，Bo Wang提出了一种基于两性离子渗透分子的分子拥挤电解液，通过在水电解液中添加甜菜碱（Bet）来解决上述问题。
本文要点：
1）研究人员通过大量的验证测试、密度泛函理论计算和从头算分子动力学模拟发现，由于Bet可以破坏锌的溶剂化作用，并调节定向的二维锌离子的沉积，所以副反应和锌枝晶的生长受到了抑制。
2）Bet/ZnSO4电解液在Zn-Cu半电池中具有良好的可逆性，循环900次(≈1800 h)库仑效率>99.9%，在0.5 mA cm−2，0.5 mAhcm−2下，Zn-Zn电池实现无枝晶镀锌/脱锌达到4235 h。
3）此外，高浓度的Bet通过分子拥挤效应将电解液的冰点降低到−92 ℃，从而确保了水基电池在−30 ℃下稳定运行。因此，这种分子拥挤电解液的创新概念将为多功能水电解液的发展注入新的活力。
Huaizheng Ren, et al, Molecular Crowding Effect Mimicking Cold Resistant Plant to Stabilize Zinc Anode with Wider Service Temperature Range, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202208237
https://doi.org/10.1002/adma.202208237
10. ACS Nano：一种用于透明敏感气体传感器平台的嵌段共聚物和聚合物胶体的多级自组装
物联网(IoT)的普及要求传感器设备与许多不同的功能结构和设备集成，同时保留其原始功能。为此，传感器设备的光学透明度和机械柔性是最佳集成和高灵敏度的关键要求。近日，韩国科学技术院（KAIST）Il-Doo Kim，Sang Ouk Kim通过嵌段共聚物(BCPs)和聚苯乙烯(Ps)胶体的多级自组装，本文介绍了一种透明、灵活、灵敏的气体传感器构建平台。
本文要点：
1）为了演示H2气体传感器，研究人员通过用协同的、独特的特征长度尺度叠加两种不同的图案化模板结构，获得分级多孔Pd金属网结构。
2）分级Pd网不仅显示出超过90%的高透明度，而且在响应和恢复时间方面显示出优异的感测性能，这是由于增强的Pd-氢化物比和来自增大的活性表面积的短H2扩散长度所致。
3）分级形态还赋予高机械灵活性，同时即使在严重的机械变形循环下也能确保可靠的传感性能。
这种基于可扩展自组装的多尺度纳米图案为许多不同的，需要对环境信号进行隐藏原位监测的多功能设备提供了一个有趣的通用平台。
Geon Gug Yang, et al, Multilevel Self-Assembly of Block Copolymers and Polymer Colloids for a Transparent and Sensitive Gas Sensor Platform, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c07499
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07499
11. ACS Nano：用于二维MXene在有机溶剂中分散的通用配体
配体可以控制纳米材料的表面化学、物理化学性质、加工和应用。MXenes是增长最快的二维(2D)纳米材料家族，在能源、电子和环境应用方面显示出良好的前景。然而，复杂的氧化态、表面端基以及与环境的相互作用阻碍了适合MXenes的有机配体的发展。近日，德雷克塞尔大学Yury Gogotsi，韩国国立交通大学Insik In，成均馆大学Chong Min Koo展示了一种简单、快速、可扩展和普遍适用的使用烷基化3，4-二羟基-L-苯丙氨酸(ADOPA)的MXenes配体化学。
本文要点：
1）由于邻苯二酚头部和表面端基之间存在较强的氢键和π电子相互作用，以及疏水的氟化烷基尾部与有机溶剂相容，因此ADOPA配体在温和的反应条件下使MXenes表面功能化，而不会影响其性能。
2）Ti2CTx、Nb2CTx、V2CTx、Mo2CTx、Ti3C2Tx、Ti3CNTx、Mo2TiC2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Mo2Ti2C3Tx、Ti4N3Tx等MXenes在不同的有机溶剂中形成了稳定的胶体溶液和高浓度的液晶。这些产品具有优异的导电性、改善的氧化稳定性和卓越的加工性，可用于柔性电极和电磁干扰屏蔽。
Tae Yun Ko, et al, Universal Ligands for Dispersion of Two-Dimensional MXene in Organic Solvents, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c08209
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c08209
