1. Science Advances: 通过增强传质实现高效析氢反应的超亲氧/超疏水协同电极
析氢反应（HER）作为一种生产绿色氢气的有效方法，其传质效率低，即气泡在电极上的粘附、气泡在电极附近的分散以及溶解的H2扩散差，严重阻碍了析氢反应的进行，从而导致电催化面积受阻和H2浓度过电势大。近日，北京航空航天大学于存明、中国科学院江雷院士通过增强传质实现高效析氢反应的超亲氧/超疏水协同电极1) 作者报道了一种超亲氧/超疏氧（SAL/SAB）协同电极，其通过不对称拉普拉斯压力有效促进气泡转移，并通过减少扩散距离来加速溶解的H2扩散。得益于增强的传质，SAL/SAB协同电极在−10 mA cm−2时的过电位仅为−19 mV，而扁平Pt电极上的过电位为−61 mV。2) 通过优化H2SO4浓度，SAL/SAB协同电极可以在−500 mV的过电压下实现超高电流密度（−1867 mA cm−2）。作者设计的SAL/SAB协同策略是提高HER效率和促进对各种气体相关过程理解的有效方法。
Zhang Chunhui, et al. Superaerophilic/superaerophobic cooperative electrode for efficient hydrogen evolution reaction via enhanced mass transfer. Sci. Adv. 2023DOI: 10.1126/sciadv.add6978https://doi.org/10.1126/sciadv.add6978
2. Nature Commun.：2D碳化钛印刷柔性超宽带单极天线用于无线通信
柔性碳化钛(Ti3C2)天线为物联网(IoT)应用的普及提供了信息通信渗透方面的突破。由于介质基板和无添加剂的Ti3C2油墨的共形集成有限，目前的配置仅限于多层复杂设计。近日，南京邮电大学黄维院士，Qiang Zhao，Leilei Liu报道了采用高分辨率挤压印刷技术制作的超宽带椭圆Ti3C2单极子天线。1）工作频段1.7-4.0 GHz的带宽覆盖了WLAN、蓝牙和5G(N41、N78)频段，与传统的铜天线相当，优于此前报道的Ti3C2天线。分子胶改性策略实现了Ti3C2天线中Ti3C2层与F4B介质衬底的紧密共形集成，克服了传统铜天线的无弹性缺陷。2）Ti3C2天线的S11参数和增益在1.5、2.8和4.3 cm的弯曲半径下经过1000次弯曲循环后仍保持良好。出色的循环弯曲稳定性保证了电影预告片在弯曲状态下的流畅实时无线传输，这也是最近报道的作品中第一个Ti3C2天线的演示实例。这项工作在开发具有出色灵活性和超宽带的商用天线方面取得了重大的微电子印刷技术进步，以便在快速增长的物联网应用中进行高效的无线数据通信和传输。
Zhao, W., Ni, H., Ding, C. et al. 2D Titanium carbide printed flexible ultrawideband monopole antenna for wireless communications. Nat Commun 14, 278 (2023).DOI：10.1038/s41467-022-35371-6https://doi.org/10.1038/s41467-022-35371-6
3. Nature Commun.：孤立的Fe-Co异核双原子中心作为高效的双功能催化剂助力高性能Li-S电池
多硫化物缓慢的氧化还原动力学和Li2S在充放电过程中难以分解是锂-硫（Li-S）电池实用化的两大障碍。近日，哈工大张乃庆教授，Yu Zhang通过两步溶剂浸渍法精确合成了铁钴双中心锚定在空心碳球上的双原子催化剂，并将其用作锂-硫电池的硫主体材料。1）研究人员通过像差校正的高角度环形暗场STEM (HAADF-STEM)清晰地观察到孤立的Fe-Co对，并且通过同步辐射X射线吸收精细结构光谱(XAFS)也证实了(Fe-Co-N6) 结构，这表明成功合成了Fe-Co DAC，并且继承了SACs的活性中心完全暴露和原子利用率最大化的优点。2）结果表明，双原子催化剂在充放电过程中表现出优异的双功能催化效果。另外，密度泛函理论计算表明，Fe-Co原子键的形成导致了两个原子间电荷的重新分配，促进了LiPSs的吸附，显著增强了吸附能力，提高了催化效果。3）实验结果显示，DAC正极具有1001 mAh g-1的高放电比容量和出色的循环稳定性，在1 C下1000次循环时，每次循环的衰减率仅为0.018%。
Sun, X., Qiu, Y., Jiang, B. et al. Isolated Fe-Co heteronuclear diatomic sites as efficient bifunctional catalysts for high-performance lithium-sulfur batteries. Nat Commun 14, 291 (2023).DOI：10.1038/s41467-022-35736-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-022-35736-x
4. Nature Commun.：在结核脑膜炎动物模型和人体进行18F-普瑞玛尼动态PET成像
普瑞玛尼（Pretomanid）是一种硝基咪唑类抗菌药物，其对耐药的结核分枝杆菌具有抑制活性，并已被批准与贝达喹啉和利奈唑胺(BPaL)相联合以用于治疗耐多药的肺结核(TB)。然而，这些抗生素进入中枢神经系统(CNS)的机制以及BPaL方案治疗结核性脑膜炎的疗效目前尚不明确。此外，由耐多药菌株导致的结核病脑膜炎仍缺乏有效的治疗方法，导致其死亡率居高不下。有鉴于此，约翰霍普金斯大学Sanjay K. Jain开发了合成18F-普瑞玛尼(化学性质与抗生素相同)的新方法，并进行了跨物种正电子发射断层扫描(PET)成像，以无创测量普瑞玛尼的浓度-时间分布。1）结核性脑膜炎小鼠和兔模型的动态PET结果显示，普瑞玛尼具有良好的CNS渗透性，但其中脑脊液(CSF)水平与其在脑实质中的水平并不相关。BPaL方案在结核性脑膜炎小鼠模型中的杀菌活性大大低于标准的结核方案，这可能是由于贝达喹啉和利奈唑胺在进入脑实质时会受到限制所导致的。2）基于6名健康志愿者的首次人体动态18F-普瑞玛尼 PET结果同样证明了普瑞玛尼具有良好的CNS渗透性，并且其在脑实质中的水平明显高于CSF。综上所述，这些研究工作对于开发治疗结核性脑膜炎的新型抗生素疗法而言具有重要的意义。
Filipa Mota. et al. Dynamic 18F-Pretomanid PET imaging in animal models of TB meningitis and human studies. Nature Communications. 2022https://www.nature.com/articles/s41467-022-35730-3
5. Angew：超弹性有机单晶中4,4-联吡啶旋转引起的线性二色性的应力诱导反转
具有不寻常的机械性能的分子晶体引起了越来越多的关注。近日，北京理工大学Zi-Shuo Yao等报道了一种显示出响应剪切应力的双向超弹性转变的有机单晶。1）单晶X射线衍射表征表明，这种与双晶相关的形状变化是由于4,4'-联吡啶在手性有机三聚体的氢键周围受应力控制的90°旋转所导致的。2）实验检测到了晶体a-、b-轴（a→b'和b→a'）的相互转换，这是由于芳香族平面发生90°偏移。3）分子旋转改变了线性偏振光的各向异性吸收，基于此，作者首次证明了线性二色光谱的应力诱导反转。该工作揭示了单晶卓越的机械柔韧性可以通过利用分子旋转来实现，这种超弹性晶体有望在光开关和通信中得到应用。
Yu-Xia Li, et al. Stress-Induced Inversion of Linear Dichroism by 4,4'-Bipyridine Rotation in a Superelastic Organic Single Crystal. Angew. Chem. Int. Ed., 2022DOI: 10.1002/anie.202217977https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217977
6. Angew：氨基取代石墨炔负载的金单原子催化剂的第二球效应促进甲酸脱氢
调节均相分子催化剂的第二球是提高其催化活性的一种常见而有效的方法，而对于多相单原子催化剂的第二球效应很少被研究，这主要是由于在其第二球上安装官能团的合成挑战所致。近日，南方科技大学Lele Duan提出了一种固定在氨基GDY上的Au单原子（Au/GDY-NH2），并实现了Au SAC第二球的简单构造。1）第二球上精确定位的氨基提高了Au单原子对FA脱氢的催化活性。Au/GDY-NH2和Au/GDY的比较研究表明，Au/GDY-NH2的FA脱氢活性明显优于Au/GDY。借助于第二球上的氨基，Au/GDY-NH2在323 K的温和温度下表现出良好的寿命（>120d和周转数（TON）>2.0x106），最大周转频率（TOFmax）为3.0x103·h-1。2）理论计算表明，氨基与Au氢化物反应中间体之间形成的氢键网络是催化剂加速活性的原因。质子清单研究证实了-NH2基团作为质子中继器在将质子输送到Au/GDY-NH2的Au位置上的重要作用。3）所构建的有序二次球的策略也可以应用于其他多相催化剂的各种反应。
Hong Liu, et al, Second Sphere Effects Promote Formic Acid Dehydrogenation by a Single-Atom Gold Catalyst Supported on Amino-Substituted Graphdiyne, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202216739DOI: 10.1002/anie.202216739https://doi.org/10.1002/anie.202216739
7. Angew：氢键增强无金属钙钛矿可降解X射线探测器的稳定性、柔性和灵敏度
无金属钙钛矿(MFP)具有柔韧性和可降解性，已被用于柔性X射线探测。目前，找出结构与器件性能之间的关键因素是指导MFP设计的关键。近日，兰州大学Zhiwen Jin成功地将大量甲基官能团引入到哌嗪(PAZE2+)=哌嗪，C_4N_2H_(122+))∙中，设计合成了稳定性较好的MPAZE-NH4I3∙H2O（MPAZ2+=甲基哌嗪，C5N2H142+）。1）通过理论模拟，优化了MPAZE-NH4I3∙H2O的容差因子、氢键强度和电荷输运，得到了更稳定的晶体。同时结合光谱分析，进一步阐述了氢键对MFP的能带性质、结构稳定性和光物理性质的影响。2）在此基础上，充分利用MFP的结构和物理性能优势，制备了均一、完全可降解的MPAZE-NH4I3∙H2O/PVA复合材料。这种灵活、可降解、对生物友好的X射线探测器还具有灵敏度高、检测下限低的特点。
Zhizai Li, et al, Hydrogen Bonds Strengthened Metal-Free Perovskite for Degradable X-ray Detector with Enhanced Stability, Flexibility and Sensitivity, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218349DOI: 10.1002/anie.202218349https://doi.org/10.1002/anie.202218349
8. Angew：木糖醇添加剂调控阳离子迁移沉积及氢键定向重建以稳定Zn负极
水溶液中高度可逆的电镀/剥离是决定锌离子电池性能的关键工艺之一，但寄生副反应和枝晶生长严重阻碍了这一过程的进行。近日，浙江师范大学Yong Hu，Bin-Bin Xie首次提出了一种基于100 mM木糖醇添加剂的电解液工程新策略。1）该策略通过排泄活性H2O分子和通过定向重建氢键来减弱静电相互作用，从而抑制析氢反应，加速阳离子迁移。2）同时，木糖醇分子优先被锌表面吸附，提供了一个屏蔽的缓冲层，延缓了沉积，抑制了锌离子的平面扩散。3）锌电池的锌离子迁移数和循环寿命显著提高，远远大于未加锌的锌电池。与NaV3O8正极耦合的电池在容量保持方面仍然比不添加添加剂的器件表现得更好。
Hongfei Wang, et al, Modulating Cation Migration and Deposition with Xylitol Additive and Oriented Reconstruction of Hydrogen Bonds for Stable Zinc Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218872DOI: 10.1002/anie.202218872https://doi.org/10.1002/anie.202218872
9. Angew：In2O3表面不对称Cu-Ov-In位点促进界面电子转移高效活化过一硫酸盐
提高过氧单硫酸盐(PMS)的活化效率以产生更多的自由基是促进类芬顿反应活性的关键，然而，如何促进PMS的吸附和加速界面电子转移以提高其活化动力学仍然是一个巨大的挑战。近日，南开大学展思辉教授，天津大学Yi Li成功地研制出了一种含Cu-Ov-In中心的催化剂，用于PMS的活化降解污染物。1）值得注意的是，在去除四环素的过程中，Cu-In2O3/Ov达到了高达0.256 min-1的一级动力学常数，几乎是In2O3/O2的31.8倍。2）实验和理论研究相结合，发现PMS在Cu-Ov-In位点上的吸附构象为侧向吸附，降低了O-O键断裂的难度。更重要的是，Cu掺杂促进了金属氧的共价性，增加了费米能级附近的电子密度，从而促进了电子从Cu-Ov-In位到吸附的PMS分子的更快转移。利用不对称氧空位同时调节催化剂和反应物之间的吸附和电子转移的概念将为开发更先进的类芬顿催化体系提供了设计指南。
Zhiyong Zhao, et al, Enhanced Interfacial Electron Transfer by Asymmetric Cu-Ov-In Sites on In2O3 for Efficient Peroxymonosulfate Activation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202216403DOI: 10.1002/anie.202216403https://doi.org/10.1002/anie.202216403
10. AM：共轭配位聚合物作为高效选择性电还原硝酸盐制氨的新平台
硝酸盐电还原制氨(NRA)提供了一条可持续的途径，在环境条件下将广泛存在的硝酸盐污染物转化为高附加值的产品，但由于竞争性析氢反应(HER)，选择性不佳。以往的催化剂金属中心修饰策略往往面临同时提高NRA活性和选择性的两难境地。近日，江南大学刘天西教授，Longsheng Zhang，厦门大学Jinyu Ye报道了一种通用的策略，通过单原子催化剂的配位调制来定制催化剂表面的局部质子浓度，从而实现高效和选择性的NRA过程。1）作为对比，研究了两种具有不同配位基元的类似的富镍单原子共轭配位聚合物(NiO4-CCP和NiN4-CCP)的概念验证研究。当电流密度为125 mA cm−2时，催化剂的氨产率可达1.83 mmol h−1 mg−1，法拉第效率为94 7%，优于NiN4 -CCP催化剂。2）实验和理论研究都表明，配位调制策略不仅可以通过调节NRA中间体在金属中心的吸附能来加速NRA，还可以通过吸附在催化剂表面的金属水合阳离子来调节质子的迁移，从而抑制HER，从而实现同时提高NRA的选择性和活性。
Yizhe Zhang, et al, Conjugated Coordination Polymer as a New Platform for Efficient and Selective Electroreduction of Nitrate into Ammonia, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202209855https://doi.org/10.1002/adma.202209855
11. AM：溶剂交换辅助湿法退火：制备超强、韧性、可伸缩和抗疲劳水凝胶的新策略
水凝胶广泛应用于组织工程、软机器人、可穿戴电子产品等领域。然而，开发同时具有高强度、大伸长性、高断裂能和良好疲劳阈值的水凝胶以适应不同的应用仍然是一个巨大的挑战。在这里，扬州大学Jiefeng Gao提出了一种新的溶剂交换辅助湿法退火策略，通过广泛地调节大分子链运动和优化聚合物网络来制备高性能的聚乙烯醇(PVA)水凝胶。其增强增韧机理为“大分子结晶和缠绕”。1）这些水凝胶具有高达11.19±0.27 Mpa的大拉伸强度和1879±10%的极高断裂应变。断裂能和疲劳门槛值分别高达25.39±6.64 kJ m-2和1233 J m-2。2）这些卓越的机械性能可与其他坚韧的水凝胶、有机凝胶甚至天然肌腱和合成橡胶相媲美。本工作为制备超强、韧性、可伸缩、抗疲劳水凝胶提供了一种新的有效方法，在人工肌腱和韧带中具有潜在的应用前景。
Yongchuan Wu, et al, Solvent-exchange assisted wet-annealing: a new strategy for super-strong, tough, stretchable and anti-fatigue hydrogels, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210624https://doi.org/10.1002/adma.202210624
12. Nano Lett.：少层MoTe2中各向异性逐层相变的原位成像
理解二维 (2D) 材料的相变机制是在纳米尺度上精确调整其特性的关键。二碲化钼 (MoTe2) 在室温下呈现多相，是相变应用有前景的候选者。近日，伊利诺伊大学香槟分校Pinshane Y. Huang，Gwan-Hyoung Lee等通过激光照射制备横向 2H-Td 界面，并在透射电子显微镜 (TEM) 中通过原位加热探测它们从微观到原子尺度的相变。1）作者通过用石墨烯保护层封装 MoTe2创建了一个与原子分辨率成像兼容的原位反应池。2）研究发现，Td至2H相变在低温（200-225 °C）下，在相界处开始，并以逐层方式沿 b 轴各向异性传播。3）作者还展示了一个完全可逆的 2H-Td-2H 相变循环，它生成一个包含反转域边界的相干 2H 晶格。该工作提供了关于制备具有原子清晰和相干界面的 2D 多相设备的见解。
Chia-Hao Lee, et al. In Situ Imaging of an Anisotropic Layer-by-Layer Phase Transition in Few-Layer MoTe2. Nano Lett., 2022DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04550https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c04550
