1. JACS：贵金属-类金属合金架构：用于电化学 N2 还原的介孔非晶铱-碲合金
具有高表面积的无定形贵金属作为多相催化剂引起了人们的极大兴趣，因为无定形相产生了大量的悬空键和丰富的不饱和表面原子。然而，由于强各向同性金属键，合成具有高表面积的非晶贵金属仍然是一个重大挑战。近日，华中农业大学Shengyao Wang，上海师范大学Zhenfeng Bian，Hexing Li，昆士兰大学Yusuke Yamauchi首次描述了使用胶束定向合成方法获得的介孔非晶贵金属合金[铱-碲 (IrTe)]。
本文要点：
1）所得介孔无定形 IrTe 电催化剂在电化学 N2 还原反应中表现出优异的性能。-0.15 V 时，在 0.1 M HCl 溶液中，氨产率为 34.6 μg mg-1 h-1，法拉第效率为 11.2%，优于对比的晶体和 Ir 金属对应物。
2）互连的多孔支架和合金的无定形性质产生互补效应，同时增强N2吸收并抑制析氢反应。根据理论模拟，在 IrTe 合金中加入 Te 有效地加强了N2的吸附，并降低了电催化 N2 还原反应限速步骤的吉布斯自由能。
介孔化学为获得高性能非晶准金属合金开辟了一条新途径，该合金具有促进 N2 选择性电催化还原的特性。
Bo Jiang, et al, Noble-Metal−Metalloid Alloy Architectures: Mesoporous Amorphous Iridium−Tellurium Alloy for Electrochemical N2 Reduction, J. Am. Chem. Soc., 2032
DOI: 10.1021/jacs.2c10637
https://doi.org/10.1021/jacs.2c10637
2. Matter：插入化学中的保护基团：锂离子在嵌入主体中的位点选择性定位
用于在底物的特定位点上选择性安装部分的功能化化学工具箱不断扩展，支撑着几乎所有现代有机和生化合成。同样，移动客体离子在特定间隙位置的安装及其沿特定扩散路径的传输构成了现代锂 (Li) 离子电池电极的基础。许多插入宿主提供不同范围的可访问间隙部位。然而，具有原子精度的阳离子的位置选择性定位几乎完全没有被探索过。近日，德州农工大学Sarbajit Banerjee报道了通过破译共/预嵌入阳离子的位点偏好，我们可以将锂离子定位在一维ξ-V2O5插入宿主内的四个不同位点。
本文要点：
1）利用过渡金属阳离子的共嵌入来“保护”低能间隙位点，稳定V2O5连通性，并在完全保留单晶完整性的情况下操纵ξ-V2O5中的锂离子扩散，从而实现高分辨率成像通过单晶 X 射线衍射分析锂离子位于高能位点的亚稳态结构。
2）位于一维隧道内和之间的ξ-V2O5 的7- (β)、5- (β')、2- (C) 和 6 (I)-氧配位点的锂离子独特的局域配位环境进一步区分使用 7Li 固态核磁共振 (NMR) 光谱和共振非弹性 X 射线散射。
Handy et al., Protecting groups in insertion chemistry: Site-selective positioning of lithium ions in intercalation hosts, Matter (2023)
DOI：10.1016/j.matt.2023.01.028
https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.01.028
3. Angew：异质双金属NiFe协同分子水氧化催化剂
基于光驱动水分解的太阳能燃料转换是未来能源安全和气候变化最有前途的方法之一。近日，清华大学章名田教授报道了一系列异质双金属分子催化剂，以了解Ni/Fe协同催化水氧化中的双金属协同作用。
本文要点：
1）与同双核FeFe和NiNi配合物相比，异双核NiFe催化剂在活性和稳定性方面均表现出优异的催化性能。研究人员进一步用ZnII离子取代的异双核配合物进行构效关系分析表明，NiFe中心的Ni和Fe位点共同参与催化，缺一不可。
2）实验和计算结果表明，高价NiFe核(NiIII(μ-O)FeIV)中的桥接O原子保留了自由基特性，可以与末端FeIV=O偶联形成O-O键。此外，高价M(μ-O)M物种中桥接O原子的自由基特征控制了O-O键形成与催化剂降解之间的竞争，这些竞争是通过从配体中直接夺取氢原子引发的。
该工作为异双金属协同机理提供了启示，对水氧化催化剂的合理设计具有有益指导作用。
Hong-Tao Zhang, et al, Heterobimetallic NiFe Cooperative Molecular Water Oxidation Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218859
DOI: 10.1002/anie.202218859
https://doi.org/10.1002/anie.202218859
4. Angew：路易斯酸的Janus效应用于环氧乙烷和N-磺酰氮丙啶的一步嵌段共聚
一步序列选择性嵌段共聚需要对单体的相对活性和连接顺序进行严格的催化控制。来自简单二元单体混合物的AnBm型嵌段共聚物尤其罕见。近日，华南理工大学赵俊鹏教授，波尔多大学Stéphane Carlotti使用tBuP2和过量的Et3B作为催化剂，实现了从混合 EO 和 Az 一步合成AnBm型嵌段共聚物。
本文要点：
1）PAz-b-PEO-b-PAz 三嵌段共聚物与通过传统阴离子途径获得的那些相比具有明显的序列结构，因为两种单体的反向链顺序。
2）计算结果将序列选择性归因于路易斯酸性Et3B的Janus效应，即它加速了EO的结合并减慢了Az的结合，因为它与氧阴离子的配位比磺胺阴离子强得多。
3）一步嵌段共聚的活性允许方便地一锅法合成多嵌段共聚物，其用作防污材料时表现出优于三嵌段共聚物。使用可调谐双组分催化剂来扩大和/或逆转可共聚单体的活性差异的概念有望进一步扩大序列控制共聚的范围。
Qilei Song, et al, Janus Effect of Lewis Acid Enables One-Step Block Copolymerization of Ethylene Oxide and N‑Sulfonyl Aziridine, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300187
DOI: 10.1002/anie.202300187
https://doi.org/10.1002/anie.202300187
5. Angew：用于宽温柔性锌-空气电池的极化凝胶电解质
柔性锌-空气电池（FZABs）的发展在可穿戴电子设备领域引起了广泛关注。凝胶电解质是FZABs中最重要的组成部分之一，迫切需要对其进行优化以与Zn负极匹配并适应恶劣的气候。基于此，清华深圳国际研究生院刘碧录，周光敏，成会明院士为FZAB开发了聚丙烯酰胺-柠檬酸钠(PAMSC)的极化凝胶电解质，其中SC含有丰富的-COO-官能团。
本文要点：
1）PAM-S凝胶电解质中的极化-COO-基团对Zn负极表现出亲锌效应，因此它们可以均匀化Zn2+传输通量并抑制Zn枝晶的形成。极化的-COO-基团与水分子之间的强氢键可防止 PAM-SC凝胶电解质在低温下冻结并在高温下蒸发。
2）PAM-SC凝胶电解质在暴露于空气中96小时后表现出324.8 mS cm-1的高离子电导率和96.85%的出色保水性。在FZAB中组装后，PAM-SC凝胶电解质具有746.1 mAh g-1的高放电容量、107.7 mW cm-2的高功率密度和420个循环的长稳定性。即使在极端条件下，采用PAM-SC凝胶电解质的FZAB在-40 ℃的超低温下也显示出700次循环的长循环寿命。
3）此外，采用PAM-SC凝胶电解质的FZABs可以在液态N2环境中为风扇供电、为智能手机充电和点亮灯泡，为FZABs在恶劣条件下的应用提供了前景。
Miaolun Jiao, et al, A Polarized Gel Electrolyte for Wide-Temperature Flexible Zinc-Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301114
DOI: 10.1002/anie.202301114
https://doi.org/10.1002/anie.202301114
6. Angew综述：用于太阳能光催化的工程石墨炔
石墨炔(GDY)具有直接带隙、优异的载流子迁移率和均匀的孔隙，被认为是一种很有前途的太阳能转换光催化材料，尽管GDY在光催化方面的发展还远远落后。近日，中科院理化技术研究所吴骊珠院士，Jian Li综述了用于太阳能光催化的工程石墨炔的研究进展。
本文要点：
1）作者首先总结了用于光催化的 GDY 的独特结构、可调带隙和电子特性。
2）作者接着阐述了用于太阳能转化的 GDY 基光催化剂的构建和进展，包括 析氢反应 (HER)、CO2还原反应(CO2RR)和N2还原反应(NRR)。
3）作者最后讨论了开发用于太阳能燃料生产的基于 GDY 的光催化剂的挑战和前景。
Jian Li, et al, Engineering Graphdiyne for Solar Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301384
DOI: 10.1002/anie.202301384
https://doi.org/10.1002/anie.202301384
7. Angew：纳米晶 ZIF-8 在纤维素纳米晶上的均匀生长：微孔有机聚合物的有用模板
纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，存在于植物、细菌、真菌和被囊类动物中。用酸处理生物质可以去除无定形成分，从而分离出纤维素纳米晶体 (CNC)。CNCs 是高度结晶的，典型的长度和宽度分别为 50–1200 nm和 3–50 nm，具体取决于原料和加工条件。当使用硫酸进行加工时，CNCs 被硫酸半酯基团功能化，赋予表面负电荷。近日，不列颠哥伦比亚大学Mark J. MacLachlan沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)纳米晶体均匀生长在纤维素纳米晶体(CNC)的表面，得到杂化材料ZIF@CNC。
本文要点：
1）通过改变成分的化学计量，可以控制在CNC表面上生长的ZIF-8晶体的尺寸。优化的ZIF@CNC(ZIF@CNC-2)被用作模板合成微孔有机聚合物(MOP)，ZIF@MOP@CNC。用6 M HCl溶液蚀刻ZIF-8后，形成了具有封装CNC的MOP材料（MOP@CNC）。
2）锌配位到 MOP 的卟啉单元中产生了瓶中船结构Zn MOP@CNC，由封装在Zn-MOP中的CNC组成。与ZIF@CNC-2相比，Zn MOP@CNC在CO2固定方面表现出更好的催化活性和化学稳定性，将环氧氯丙烷转化为碳酸氯亚乙酯。
这项工作展示了一种通过 CNC 模板制作多孔材料的新方法。
Kyoungil Cho, et al, Uniform Growth of Nanocrystalline ZIF-8 on Cellulose Nanocrystals: Useful Template for Microporous Organic Polymers, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300960
DOI: 10.1002/anie.202300960
https://doi.org/10.1002/anie.202300960
8. AM: 基于吸附的大气水收集：材料、组件、系统和应用
淡水短缺是一项全球性挑战，对人类的生活和日常活动构成威胁，目前全球三分之二的人口面临缺水问题。无论地理位置如何，大气水都被视为替代水源。基于吸附的大气水收集 (SAWH) 最近已成为分散式水生产的有效策略。因此，SAWH 开辟了一个自给自足的淡水来源，可以潜在地支持全球人口的各种应用。近日，香港理工大学Liang An，上海交通大学王如竹教授综述了基于吸附的大气水收集的研究进展，包括：材料、组件、系统和应用等。
本文要点：
1）作者首先广泛探讨了 SAWH 的最新技术，考虑其工作原理、热力学分析、能量评估、材料、组件、不同设计、生产率提高、放大和饮用水应用。
2）接着全面讨论了 SAWH 在饮用水之外的实际整合和潜在应用，广泛用于农业、燃料/电力生产、建筑服务中的热管理、电子设备和纺织品等广泛的公用事业。
3）作者还研究了通过将 SAWH 集成到现有技术中来减少人类对自然水资源依赖的各种策略，特别是在欠发达国家，以满足对食物、能源和水的相互关联的需求。
本研究进一步强调了加强混合 SAWH 系统设计和开发以实现可持续性和多样化应用的迫切需要和未来的研究方向。
Akram Entezari, et al, Sorption-based Atmospheric Water Harvesting: Materials, Components, Systems, and Applications, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210957
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202210957
9. AM: 通过界面定制高效稳定的钙钛矿太阳能电池
界面调控对于钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的效率和稳定性至关重要。目前所报道的界面工程主要关注能级转变和陷阱态钝化，以提高PSC的光伏性能。近日，洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin，德州农工大学卡塔尔分校Muhammad Sohail总结了通过界面定制高效稳定的钙钛矿太阳能电池的研究进展。
本文要点：
1）作者根据材料界面定制的电子转移机制基础知识对分子修饰进行了分类。
2）作者深入分析能级修改和陷阱钝化，以及界面调控中采用的通用密度泛函理论 (DFT) 方法。
3）此外，作者还讨论了通过界面工程解决环境保护和大规模微型模块制造的策略。
这篇综述将指导研究人员了解界面工程，以设计用于高效、稳定和环保PSC的界面材料。
Jianxing Xia, et al, Efficient and Stable Perovskite Solar Cells by Tailoring of Interfaces, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202211324
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202211324
10. AM：4.7V超高压LiCoO2的界面稳定和能带结构修饰
锂钴氧化物(LCO)由于其高的体积能量密度而被广泛应用于便携式设备的锂离子电池中，通常充电到4.3V。如果LCO的截止电压从4.3V提高到4.7V，LCO的比容量将从150 mAh g-1提高到230 mAh g-1，显著提高53%。然而，LCO存在着H1-3/O1相变、阴极与电解液界面不稳定、4.7V下不可逆的氧氧化还原反应等严重问题。
为此，清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授，中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士提出通过界面稳定和能带结构调整来强化LCO的晶体结构，使LCO在4.7V的超高压下稳定循环。
本文要点：
1）镁的梯度分布和Li层中镍的均匀掺杂有效地抑制了LCO的有害相变，而LCO表面均匀的LiMgxNi1-xPO4涂层稳定了LCO-电解液界面，防止了电解液的分解和高位移态下钴的溶解。此外，减小的带隙改善了修饰后的LCO的电化学性能，镍和磷的电荷补偿以及较少的占据O2P反键轨道的电子共同抑制了氧的电荷缺陷，提高了氧氧化还原反应的可逆性。
2）结果表明，修饰后的LCO在半电池中4.7V循环200次后的容量保持率为78%，在全电池中的4.6V循环500次后容量保持率为63%。这项工作使LCO的容量更接近其理论特定容量。
Zhaofeng Zhuang, et al, Ultrahigh-voltage LiCoO2 at 4.7 V by Interface Stabilization and Band Structure Modification, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202212059
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212059
11. AM：高效有机太阳能电池的界面工程
由于创新的材料设计和器件结构优化，有机太阳能电池 (OSC) 在过去几十年中取得了巨大进步，单结和串联器件的功率转换效率分别超过19%和20%。界面工程，通过修改OSCs不同层之间的界面属性，已经成为提升器件效率的重要组成部分。必须阐明界面层的内在工作机制，以及控制器件性能和长期稳定性的相关物理和化学过程。基于此，华南理工大学黄飞教授回顾了旨在追求高性能 OSC 的界面工程的研究进展。
本文要点：
1）作者首先总结了界面层的具体功能和相应的设计原则。
2）作者接着分别讨论了单结 OSC 中的阳极界面层 (AIL)、阴极界面层 (CIL) 和串联器件的互连层 (ICL)，并分析了与界面工程相关的器件效率和稳定性方面的改进。
3）作者最后重点讨论了与界面工程应用相关的挑战和前景，重点是大面积、高性能和低成本的器件制造。
Haoran Tang, et al, Interface Engineering for Highly Efficient Organic Solar Cells, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202212236
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212236
12. AEM: 原子尺度揭示富锂和锰基氧化物阴极材料中LiMO2和Li2MnO3之间的结构分布
富锂和锰基氧化物（LRMO）是具有阴离子氧化还原特性和高比能量密度的锂离子电池正极材料。然而，LRMO复杂的初始结构和反应机制仍存在争议。近日，西安大略大学孙学良院士、北京科技大学庄卫东、中国汽车电池研究院有限公司Wang Jiantao从原子尺度揭示了富锂和锰基氧化物阴极材料中LiMO2和Li2MnO3之间的结构分布。
本文要点：
1) 作者在提出Li2MnO3和LiMO2结构之间的结构分布概念后，重新研究了其反应机理和异常电化学现象。作者通过对横截面样品在原子尺度上的多次像差校正扫描透射电子显微镜观察发现，其初始结构状态显示出Li2MnO3和LiMO2的不同类型组成特征，包括“大且孤立分布”和“均匀分散分布”特征。
2) 基于密度泛函理论计算、X射线吸收光谱和不同电压状态下的原子尺度观测，作者发现其分布特性是LRMO异常行为的根本原因。它通过控制反应行为，导致O 2p和TM 3d的电子结构发生变化，从而产生层状结构，阴离子氧化还原的可逆性。
Haoxiang Zhuo, et al. Atomic-Scale Revealing the Structure Distribution between LiMO2 and Li2MnO3 in Li-Rich and Mn-Based Oxide Cathode Materials. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202203354
https://doi.org/10.1002/aenm.202203354
