1. Chem. Rev.: 通过金属-酶级联反应扩展合成工具箱
金属催化、光催化、酶催化和有机催化的组合可以提供多种合成解决方案，特别是当涉及手性中心的合成时。其中，通过外消旋体的动态动力学分解可以同时利用酶和过渡金属。近日，西班牙奥维耶多大学Vicente Gotor-Fernández综述研究了金属-酶级联反应，并且其拓展了合成策略。
本文要点：
1) 最近出现了一种线性级联的解决方案，其可以实现作多种生物过程和金属催化转化的结合。虽然其仍有瓶颈需要解决，其中包括两种催化剂类型的共存，以及需要相容的反应介质和温和的条件，或尽量减少交叉反应，但这种共生关系带来了许多优势。
2) 作者对2015年至2022年初的研究工作进行了全面回顾，主要两个主要部分，首先包括金属和酶作为独立催化剂使用，但其以协调或顺序的方式工作。然后，通过它们在适当的载体中的共融而作为生物纳米杂化材料的应用。第一部分主要基于金属催化剂催化反应，而生物纳米杂化部分则考虑了非对称或立体选择性过程的发展。
Sergio González-Granda, et al. Expanding the Synthetic Toolbox through Metal–Enzyme Cascade Reactions. Chem. Rev. 2023
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00454
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemrev.2c00454
2. Nature Commun.：单原子Pt修饰缺陷TiO2选择性光电化学氧化葡萄糖制备葡萄糖酸
光电化学反应正在成为生物质转化的有力途径。然而，很少有人探索将葡萄糖转化为增值化学品。近日，新加坡国立大学Tian Zhangliu、Chen Wei报道了单原子Pt修饰缺陷TiO2选择性光电化学氧化葡萄糖制备葡萄糖酸。
本文要点：
1) 作者开发了一种光电化学方法，即通过使用锚定在有缺陷的TiO2纳米棒阵列上的单原子Pt作为光阳极，其可以将葡萄糖选择性氧化为高附加值的葡萄糖酸。氧空位引起的缺陷结构可以同时调节电荷载流子动力学和能带结构。
2) 通过优化氧空位，缺陷TiO2光阳极具有显著改善的电荷分离性能，并显著提高了C6产物的选择性和产率。具有单原子Pt的缺陷TiO2的在0.6 V （vs. RHE）光电流密度为1.91 mA cm−2 ，并且其在模拟阳光照射下葡萄糖酸的产率为84.3%。
Tian Zhangliu, et al. Selective photoelectrochemical oxidation of glucose to glucaric acid by single atom Pt decorated defective TiO2. Nature Communication 2023
DOI: 10.1038/s41467-023-35875-9
https://doi.org/10.1038/s41467-023-35875-9
3. Nature Commun.：用于稳定的全固态锂离子电池的具有梯度氧硫代磷酸盐涂层的富镍层状氧化物正极
高能富镍层状氧化物阴极材料如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811)在与全固态锂基电池中的硫化物固态电解质结合时会发生有害的副反应和界面结构不稳定。西安大略大学孙学良院士和南方科技大学Meng Gu等在这里提出了用氧硫代磷酸锂(Li3P1+xO4S4x)对NMC811颗粒进行梯度涂覆。
本文要点：
1）通过Li3PO4的原子层沉积和随后梯度Li3P1+xO4S4x涂层的原位形成，获得了对NMC811颗粒的精确且保形的覆盖。NMC811的定制表面结构和化学性质阻止了与晶界中层状到尖晶石转变相关的结构退化，并在循环过程中有效地稳定了阴极/固体电解质界面。
2）事实上，当与铟金属负电极和Li10GeP2S12固体电解质结合测试时，梯度氧硫代磷酸盐涂覆的NCM811基正电极能够在0.178 mA/cm2和25℃下在几乎250次循环后提供128 mAh/g的比放电容量。
Liang, J., Zhu, Y., Li, X. et al. A gradient oxy-thiophosphate-coated Ni-rich layered oxide cathode for stable all-solid-state Li-ion batteries. Nat Commun 14, 146 (2023).
DOI: 10.1038/s41467-022-35667-7
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35667-7
4. Nature Commun.：石墨/SiO复合负极中SiO引起的热不稳定性及石墨与SiO的相互作用
一氧化硅(SiO)表现出比硅更好的循环能力，同时提供比石墨更高的容量，是开发具有更高能量密度的锂离子电池(LIBs)的合适材料。然而，在稳定的石墨阳极中加入含SiO的硅基材料不可避免地会降低LIBs的循环寿命和日历寿命，而对其老化机理却知之甚少。高丽大学Seung-Ho Yu等研究了氧化硅引起的石墨/氧化硅复合阳极的热不稳定性。
本文要点：
1）作者发现，在热暴露下，SiO加速了锂存量的损失，同时促进了锂从石墨中脱嵌。这种自放电现象是SiO界面上优先副反应以及自发电子和锂离子迁移以平衡石墨和SiO之间电子能量不平衡的结果，在不含SiO的石墨阳极中观察到很微弱。
2）理解复合阳极中石墨和SiO之间潜在的电子级相互作用将有助于提高含SiO LIBs在实际操作条件下的储存寿命。
Lee, B.S., Oh, SH., Choi, Y.J. et al. SiO-induced thermal instability and interplay between graphite and SiO in graphite/SiO composite anode. Nat Commun 14, 150 (2023).
DOI: 10.1038/s41467-022-35769-2
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35769-2
5. AM: 21.15%的效率和稳定的γ-CsPbI3钙钛矿太阳能电池
三碘化铯铅（CsPbI3）由于其良好的带隙和耐热性，是构建钙钛矿太阳能电池（PSC）的良好吸光材料。然而，CsPbI3膜中的高密度缺陷不仅充当复合中心，而且促进了离子迁移，导致与有机-无机杂化PSC对应物相比，PCE较低，稳定性较差。而通过理论分析表明，抑制CsPbI3薄膜中的缺陷有助于提高器件性能。近日，陕西师范大学刘生忠、刘治科、Duan Yuwei报道了具有21.15%的效率和良好稳定性的γ-CsPbI3钙钛矿太阳能电池。
本文要点：
1) 作者利用酰亚胺配体（1,2-二（噻吩-2-基）乙烷-1,2-二酮（DED））作为相稳定剂和缺陷钝化剂，获得了稳定高效的γ-CsPbI3 PSCs。通过实验和计算表明，DED中的羰基和噻吩基通过形成螯合物与CsPbI3协同作用，能有效钝化Pb相关缺陷并进一步抑制离子迁移。
2) DED处理的CsPbI3 PSC具有21.15%的优异PCE，这是迄今为止报告的CsPb13 PSC中最高PCE之一。此外，当在环境大气条件下储存1000小时后，未封装的DED-CsPbI3 PSC可以保留其初始PCE的94.9%。而当在恒定光照下储存250小时后，其可以保留其原始PCE的92.8%。
Jungang Wang, et al. 21.15%-Efficiency and Stable γ-CsPbI3 Perovskite Solar Cells Enabled by an Acyloin Ligand. Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210223
https://doi.org/10.1002/adma.202210223
6. AM：具有超高质量负载和面能量密度的3D打印质子赝电容器可在低温下快速储能
厚电极和冷冻电解质中缓慢的离子传输限制了电化学能量存储装置在许多恶劣环境中的实际应用。中国科学技术大学余彦教授和南京航空航天大学Laifa Shen等开发了一种基于高质量负载3D打印WO3阳极、普鲁士蓝类似物阴极和防冻电解质的3D打印质子赝电容器，它可以在低温下实现最先进的电化学性能。
本文要点：
1）得益于使用3D打印直接墨水书写技术的跨尺度3D电极结构，3D打印阴极在23.51mg cm-2的高面积质量负载下实现了7.39 F cm-2的超高面积电容。此外，3D打印的伪电容器提供了3.44 F cm–2的面电容和出色的面能量密度(1.08 mWh cm–2)。由于3D电极的快速离子动力学和混合电解质的高离子电导率，3D打印的超级电容器即使在-60°C时也能提供61.04%的室温电容。
2）这项工作为极端温度下具有复杂物理结构的储能设备的实际应用提供了有效的策略。
Zhang, M., et al, 3D-Printed Proton Pseudocapacitor with Ultra-High Mass Loading and Areal Energy Density for Fast Energy Storage at Low Temperature. Adv. Mater. 2209963.
DOI: 10.1002/adma.202209963
https://doi.org/10.1002/adma.202209963
7. AM：重新审视硬碳负极中的锂和钠离子存储
硬碳阳极的恒电流锂化/钠化电压曲线很简单，先有斜坡下降，然后是平台。然而，对相应的氧化还原位点和储存机制的精确理解仍然难以捉摸，这阻碍了商业应用的进一步发展。高丽大学Young Soo Yun、江原国立大学Hyung-Kyu Lim以及韩国仁荷大学Hyoung-Joon Jin等对硬碳的锂离子和钠离子存储行为进行了综合比较。
本文要点：
1）作者通过比较，产生了以下关键发现:1)倾斜电压部分由硬碳的石墨晶格中的锂离子嵌入而呈现，而它主要源于钠离子在其构成封闭孔的内表面上的化学吸附，即使石墨晶格未被占据；2)无论碱金属离子如何，平台容量的氧化还原位点与封闭孔的氧化还原位点相同；3)钠化平台容量主要由可用闭孔的体积决定，而锂化平台容量主要受嵌入倾向影响；4)插层优先性和平台容量具有反比关系。
2）这些来自广泛表征和理论研究的发现相对清楚地阐明了硬碳阳极的电化学足迹与锂和钠离子的氧化还原机制和存储位置的关系，从而为构造更好的硬碳阳极提供了更合理的设计策略。
Kim, H., et al, Revisiting Lithium- and Sodium-Ion Storage in Hard Carbon Anodes. Adv. Mater. 2209128.
DOI: 10.1002/adma.202209128
https://doi.org/10.1002/adma.202209128
8. Angew：电结晶调节实现高度可逆的锌阳极
实现持久平坦且无枝晶的锌(Zn)金属结构是解决由内部短路引起的过早电池失效的关键，这在很大程度上取决于电结晶过程中的晶体生长。浙江大学陆盈盈教授等报道了调节内亥姆霍兹平面(HIP)的分子结构可以通过减弱界面上的溶剂化离子吸附来有效地将沉积转化为活化控制。
本文要点：
1）低于吸附原子自扩散速率的适度电化学反应动力学控制共形层状Zn生长和主要Zn (0001)织构，实现晶体学优化。通过电解质工程的原位调节，边缘位置的定向电镀和剥离行为以及定制的溶剂化结构极大地提高了锌金属的利用效率和通过的总电荷，即使在极端条件下，包括高面积容量(3 mAh·cm-2)和宽温度范围(-40-60°C)。
2）本工作为实现高性能锌阳极提供了新的策略。
Shen, Z., et al, Electrocrystallization Regulation Enabled Stacked Hexagonal Platelet Growth toward Highly Reversible Zinc Anodes. Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202218452
https://doi.org/10.1002/anie.202218452
9. Nano Letters：通过仿生悬浮石墨烯纤维进行超灵敏、快速响应、定向气流感测
为了满足新兴应用的需求，开发高性能、小型化和灵活的气流传感器至关重要。基于石墨烯的气流传感器受到迟缓的响应和恢复速度以及低灵敏度的阻碍。近日，密苏里大学Zheng Yan，香港城市大学Ruquan Ye采用具有后结构仿生的激光诱导石墨烯(LIG)来制造高性能、柔性气流传感器，包括棉花状多孔LIG、毛虫状垂直LIG纤维和鳞翅目鳞片状悬浮LIG纤维(SLIGF)结构。
本文要点：
1）结构工程改变了SLIGF在应力作用下的变形行为，其中sli gf鳞片状结构的同步传播最有利于气流传感。
2）SLIGF实现了最短的平均响应时间0.5 s，最高的灵敏度0.11 s/m，以及创纪录的低检测阈值0.0023 m/s，以最先进的气流传感器为基准。
3）此外，研究人员还展示了用于天气预报、健康和通信应用的SLIGF气流传感器。因此，研究将有助于开发下一代水流、声音和运动传感器。
Libei Huang, et al, Ultrasensitive, Fast-Responsive, Directional Airflow Sensing by Bioinspired Suspended Graphene Fibers, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04228
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c04228
10. ACS Nano：MXene气凝胶使电子通道最大化用于高性能可自修复的柔性电子皮肤
在日益流行的微型柔性智能电子产品中，二维材料由于其层状结构和优异的电学性能，在柔性电子产品的发展中显示出巨大的潜力。MXenes由于其优良的亲水性和金属导电性，在柔性电子领域引起了广泛的关注。然而，它们有限的层间间距和自堆叠的趋势导致在外部压力下电子通道的有限变化，使得难以利用它们优异的表面金属导电性。近日，湖北汽车工业学院Yanan Ma，安徽大学Yang Yue，华中科技大学Luying Li报道了快速气体发泡法用于构建层间可调MXene/rGO气凝胶，最大化层间电子通道，从而大大提高MXene的表面金属性。
本文要点：
1）SEM和XPS表征揭示了MXene气凝胶的层间变化，原位SEM观察到的结构演变和相应的孔隙率变化表明了其在压力传感器领域的潜在应用。
2）所获得的MXene气凝胶压力传感器表现出优异的传感性能，包括高灵敏度(1799.5 kPa-1)、快速响应时间(11 ms)、良好的循环稳定性(> 25000次循环)和自修复能力。
3）该传感器可以高灵敏度地识别来自人体内活动的信号，尤其是脉搏信号和轻微的呼吸。此外，该传感器可以识别微小的压力分布，远程监控压力信号，并表征人机交互。此外，自愈合PU赋予传感器自愈合能力，通过自愈合能力，其功能得以保留，例如在几个自愈合处理循环之后控制电路的状态。
最大化的电子通道设计提供了一种简单、有效和可扩展的方法，以有效地利用2D材料如MXenes的优异表面金属导电性。
Yongfa Cheng, et al, Maximizing Electron Channels Enabled by MXene Aerogel for High-Performance Self-Healable Flexible Electronic Skin, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.2c09933
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09933
11. ACS Nano：基于硅氧烯尺寸调节的超高倍率循环性能双功能光辅助Li-O2电池
将双功能光电极直接集成到Li-O2电池中被认为是降低过电位和促进电能节约的有效方法。然而，对于高性能光辅助Li-O2电池，仍然需要对各种双功能光催化剂进行更常规的研究。近日，陕西师范大学Zong-Huai Liu，Qi Li系统地介绍了受Li-O2电池影响的各种尺寸的硅氧烷光催化剂。
本文要点：
1）与使用较大尺寸的硅氧烷纳米片(SNS)相比，基于高达3.72 V的最高放电电势和1.60 V的最低充电电势，具有硅氧烷量子点(SQD)光电极的光辅助Li-O2电池提供了230%的优异往返效率，并能够维持长期循环寿命，在0.075 mA/cm2下200次循环后效率衰减仅为13%。此外，该系统表现出创纪录的高倍率循环性能(162%的往返效率，甚至在3 mA/cm2下)和在1 mA/cm2下2212 mAh/g的高放电容量。
3）这些突破性的性能可以归因于SQD光催化剂的光催化和电催化活性的协同效应，其具有理想的导带/价带值、丰富的缺陷位以及SQD光催化剂的更强的O2和更低的LiO2吸附强度。
这些系统的研究突出了SQD双功能光催化剂的重要性，并可以扩展到其他光催化剂，以进一步实现高效的光电转换和存储。
Congying Jia, et al, Bifunctional Photoassisted Li−O2 Battery with Ultrahigh Rate-Cycling Performance Based on Siloxene Size Regulation, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.2c12025
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12025
12. ACS Nano：双功能合金/固体电解质界面层通过预钝化助力钾金属电池
钾(K)金属电池由于其低廉的价格、广泛的分布和可比的能量密度而引起了极大的关注。然而，K金属的任意枝晶生长和副反应被归因于高环境敏感性，这是其商业发展的致命弱点。集流体和K金属之间的界面工程可以为K离子流量调节、枝晶生长抑制、寄生反应抑制等调整表面性质。近日，暨南大学Jinliang Li，香港城市大学Guo Hong精心设计了双功能层，用于修饰亲钾CC和同时构建稳定的人工SEI层。
本文要点：
1）这种结构是通过一种简单的预钝化策略实现的，其中Cu泡沫被一种Sn-K合金和一种人造SEI层(就铜@SKS而言)包裹。Sn-K合金富含氧(O)和氟(F)元素，具有很高的亲钾性和物理化学稳定性。强K结合能(Eb)使合金具有很大的亲和力，有助于即将到来的K原子的均匀成核和沉积。
2）具有固有兼容性的自发形成的SEI层抑制了第一镀覆工艺之前的寄生消耗。在随后的循环中，该合金呈现出氟化钾(KF)的低费米能(Ef ),其作为重新分布K原子的长期且适当的屏障。因此，K金属沉积和保护可以分别通过内部成核诱导合金和外部改进的SEI层同时实现。
3）得益于上述优势，Cu@SKS负极表现出令人印象深刻的可逆性，平均CE高达99.1%，长循环能力超过900h(1mA cm-2，1 mAh cm-2)，低过电位为0.066 V。普鲁士蓝类似物(PBA)正极在与Cu@SKS上的K金属匹配后，在400次循环中也表现出优异的电化学性能。
这项工作提供了对双功能层的合理理解和设计，以实现更苛刻的沉积和碱金属负极的保护。
Junpeng Xie, et al, Bifunctional Alloy/Solid-Electrolyte Interphase Layer for Enhanced Potassium Metal Batteries Via Prepassivation, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.2c10535
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10535
