1. Nature Catalysis: 用于过氧化氢电合成的负载型金属酞菁催化剂的超分子调谐
与工业蒽醌工艺相比，双电子氧还原反应是一种具有成本效益且能耗较低的H2O2合成工艺。然而，现有性能最高的非均相电催化剂对H2O2的催化性能远远低于商业应用所需效率。近日，多伦多大学 Edward H. Sargent、首尔大学Yung-Eun Sung、Taeghwan Hyeon报道了用于过氧化氢电合成的负载型金属酞菁催化剂的超分子调谐。1) 在计算的指导下，作者提出了一种超分子方法，该方法通过利用碳纳米管基底中的氧官能团，当其与钴酞菁催化剂偶联时，可以改善钴酞菁的吸附，从而防止团聚；并且进一步产生了电子缺陷的Co中心，从而将其与关键H2O2中间体的相互作用调节到最佳。2) 在过氧化氢电合成过程中，催化剂在300 mA cm-2下的过电位为280 mV ，并且周转频率超过50 s−1，这与先前性能最高的H2O2电催化剂相比，活性高出一个数量级。此外，该催化剂性能可持续运行超过100 h。
Byoung-Hoon Lee, et al. Supramolecular tuning of supported metal phthalocyanine catalysts for hydrogen peroxide electrosynthesis. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00924-5https://doi.org/10.1038/s41929-023-00924-5
2. Nature Synthesis：用于一氧化碳电合成乙酸的银铜氧化物催化剂
乙酸是一种重要的化学原料，而从CO2电催化合成乙酸是传统合成路线的低碳替代方案，但从CO2直接还原会带来CO2交叉能量损失。此外，CO电还原可以绕过了这一点，从而激发了人们对CO2到CO再到CO到乙酸的级联合成方法的研究。近日，多伦多大学Edward H. Sargent报道了一种用于一氧化碳电合成乙酸的银铜氧化物催化剂。1) 作者报道了一种催化剂设计策略，其可以使CO还原为乙酸盐的中间体，如乙烯和乙醇。在优化的Ag–CuO2催化剂上，这种中间体的失稳导致在200 mA cm−2下具有70%的乙酸法拉第效率。2) 此外，作者在膜电极组件中进行了18小时的稳定性测试，并且发现系统在100 mA cm-2下产生了5 wt %的乙酸盐 ，以及全电池的能量效率达到了25%，这比先前报告中最高能效的电合成策略提高了两倍。
Roham Dorakhan, et al. A silver–copper oxide catalyst for acetate electrosynthesis from carbon monoxide. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00259-whttps://doi.org/10.1038/s44160-023-00259-w
3. EES: 无机非碳负载铂催化剂及其对氧还原反应的协同效应
四电子过程的氧还原反应（ORR）由于其缓慢的动力学，使其成为燃料电池或金属空气电池中的速率决定步骤。在几十年来开发的大量催化剂中，铂基催化剂仍是极具潜力的电极材料，其具有突出的综合性能和商业潜力。近日，上海交通大学陈接胜对无机非碳负载铂催化剂及其对氧还原反应的协同效应进行了综述研究。1) 对于广泛使用的Pt/C催化剂，ORR催化性能的快速退化源自于其严重碳腐蚀。而非碳载体可以避免Pt和碳材料的直接连接，从而减少（或消除）碳氧化溶解并稳定Pt纳米颗粒。此外，铂基催化剂的非碳载体可以带来良好的锚固和协同效应，从而可以提高耐久性和催化活性。2) 作者将无机非碳载体材料分为金属氧化物、碳化物、氮化物和其他金属化合物。其中，金属氧化物载体在ORR过程中表现出优异的稳定性，但其缺乏导电性，而金属碳化物和氮化物在合适的电解质中具有高稳定性和高导电性。作者综述了非碳负载铂催化剂在ORR中的应用、相关机理和杂化催化剂特性，并重点介绍了锚定效应和协同效应。
Sun Qi, et al. Inorganic Non-carbon Supported Pt Catalysts and Synergetic Effects for Oxygen Reduction Reaction. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03642H
4. Angew: 碳锚定氧化钼纳米团簇作为电合成氨和尿素的有效催化剂
电化学NO3还原及其与CO2的偶联可以分别为合成NH3和尿素提供新的清洁途径。然而，由于缺乏具有理想法拉第效率（FE）和产率的高效催化剂，使它们实际应用受到阻碍。近日，安徽师范大学Qin Qing将碳锚定的氧化钼纳米团簇作为电合成氨和尿素的有效催化剂。1) 作者报道了锚定在炭黑（MoOx/C）上氧化钼纳米簇电催化剂的合成。其在NO3还原中具有98.14%的优异FE和91.63 mg h-1 mgcat-1的NH3产率。此外，在尿素的催化反应中，作者得到的最高FE为27.7%，最大尿素产率为1431.5μg h-1 mgcat-1。2) 在MoOx/C异质结构中形成的具有高度不饱和金属位点的富电子MoOx纳米簇有利于增强催化性能。作者通过对机理的研究发现，*NO和*CO2NOOH中间体的稳定分别对NH3和尿素合成至关重要。
Mengmiao Sun, et al. Carbon-Anchored Molybdenum Oxide Nanoclusters as Efficient Catalysts for the Electrosynthesis of Ammonia and Urea. Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202301957https://doi.org/10.1002/anie.202301957
5. Angew：单层MgAl-LDH调控Cu电催化还原CO2制备乙烯
电催化还原CO2制备CO为实现碳中和的能源循环提供一种可行方法，但是这种反应的实现面临着许多需要克服的问题和挑战，比如较低的转化率、低的选择性、低反应速率。调节催化剂的局部反应环境能够解决这些问题和挑战。有鉴于此，华东理工大学杨化桂（Huagui Yang）、刘鹏飞（Peng Fei Liu）等报道通过单层MgAl-LDH优化Cu的反应环境，从而能够在中性条件实现工业电流密度的CO2还原为C2H4。1）通过原位光谱表征和理论计算，说明MgAl-LDH能够导致Cu电极具有更高的表面pH数值，因此降低水解反应能垒，在MgAl-LDH位点水解并且产生大量OH-，因此在1 M KHCO3电解液进行CO2电催化转化反应，达到300 mA cm-2电流密度和55.1 %的C2H4选择性。2）H2O在MgAl-LDH/Cu催化剂上更容易分解H2O生成OH-，加快电催化生成C2+的反应速率，改善CO2电化学还原生成C2+的选择性。
Yi Ning Xu, et al, Tuning the Microenvironment in Monolayer MgAl Layered Double Hydroxide for CO2-to-Ethylene Electrocatalysis in Neutral Media, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202217296https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202217296
6. AM：超小纳米组装体可作为靶向肿瘤以及通过肾脏清除的诊疗试剂以用于光动力治疗
如何设计能够在肿瘤中靶向富集以实现精准治疗以及在合理的时间范围内被有效清除以减少副作用产生的新型光敏剂是一项严峻的挑战。北京师范大学杨清正教授和牛丽亚教授构建了一种超小的纳米光敏剂1a，其具有良好的肿瘤特异性积累和通过肾脏清除的能力。1）1a是由含有三个TEG臂和两个吡啶基团的化合物1在水中自组装而成。带有中性TEG包覆层的正电荷表面使得1a能够有效靶向肿瘤，其在尾静脉给药后产生的信号-背景比高达11.5。研究表明，1a的平均直径为5.6 nm，其超小的尺寸也使其能够快速通过肾脏清除。2）实验结果表明，自组装过程使得1a在有机溶液中的ROS生成率比化合物1提高了18.2倍。Nano-PS 1a能够在荷瘤小鼠模型中表现出良好的PDT疗效。综上所述，这项工作能够为设计具有肾脏清除和肿瘤靶向能力的新型光敏剂提供新的策略。
Dongsheng Zhang. et al. Ultra-small Nano-assemblies as Tumor-targeted and Renal Clearable Theranostic Agent for Photodynamic Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202209789https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209789
7. AM: 具有连续生物物理和生化梯度的多层分层水凝胶，用于增强全层骨软骨缺损的修复
分层骨软骨缺损的修复需要复杂的梯度重建；然而，目前很少有连续梯度铸造策略考虑与细胞适应性，多梯度元素和精确梯度镜像天然组织的临床实践的相关性。鉴于此，北京化工大学蔡晴、喻盈捷和北京大学第三医院张辛等人使用合成的超顺磁性纳米羟基磷灰石纳米棒（MagHA）开发了在纳米HA含量、机械和磁性方面具有连续梯度的水凝胶，该纳米棒易于对短磁场做出响应。1）为了精确重建骨软骨组织，研究人员根据健康兔膝关节的磁共振成像（MRI）计算优化的梯度模式。然后，对MagHA进行图案化以形成循证梯度，从而在从顶部到底部匹配的软骨-骨界面的外部磁刺激下产生递增的HA、机械和电磁信号。2）为了使这种深度依赖性生物信号起作用，开发了适应性水凝胶以适应细胞浸润。此外，该方法应用于配备有局部磁场的兔全层骨软骨缺损。令人惊讶的是，这种多层梯度水凝胶以完美的异质特征修复骨软骨单元，这模拟了软骨到软骨下的逐渐过渡。总的来说，这是第一项将适应性水凝胶与磁驱动MagHA梯度相结合以在骨软骨再生中取得有希望的结果的研究。
Zhang, L., et al., (2023), Multileveled Hierarchical Hydrogel with Continuous Biophysical and Biochemical Gradients for Enhanced Repair of Full-thickness Osteochondral Defect. Adv. Mater.. 2209565.https://doi.org/10.1002/adma.202209565
8. AFM：用于可穿戴式紫外线传感器的自修复光致变色弹性体复合材料
由于可穿戴紫外（UV）检测技术发展，光致变色材料最近引起了强烈兴趣，因为它们不需要电子部件，从而导致系统和设备在照射时变色。然而，它们在可穿戴技术中的实现具有轻质、合规和耐久性（尤其是在机械应力下）的要求，这些要求受到材料特性的限制。于此，密歇根大学Abdon Pena-Francesch、泰国VISTEC科学技术研究所Daniel Crespy等人提出了一种自修复光致变色弹性体复合材料（photoPUSH），该复合材料由磷钼酸（PMA）在具有可逆二硫键（PUSH）的自修复聚氨酯动态网络中组成。1）动态聚合物基质的独特性能在紫外传感复合材料中实现了多种互补功能：i）通过电子供体基团进行光致变色而无需额外的掺杂剂，ii）通过弹性体性质的拉伸性和耐久性，iii）通过动态修复极端机械损伤粘合，和iv）通过粘合性能的多材料集成。2）PhotoPUSH复合材料具有优异的耐久性，可调的传感范围，并且在机械应力和严重损坏以及水下环境（防水）下不会损失性能。利用这些特性，基于软，便携式，多材料光推的紫外线传感设备被开发用于环境监测，包装和医疗保健可穿戴技术（包括皮肤安装，纺织品安装和腕带设备）在具有挑战性的环境中的应用，并可根据不同皮肤类型进行调节。
Yimyai, T., Crespy, D., Pena-Francesch, A., Self-Healing Photochromic Elastomer Composites for Wearable UV-Sensors. Adv. Funct. Mater. 2023, 2213717.https://doi.org/10.1002/adfm.202213717
9. AFM：高导电水凝胶用于仿生体感软致动器
自然界中许多生物复杂的感知和驱动能力激发了科学家们开发仿生体感软机器人的灵感。于此，天津大学王玲、许鑫华等人报道了用于生物启发体感软致动器的均质和高导电水凝胶的设计和制造。1）通过导电表面官能化MXene/聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸盐）油墨与热响应性聚（N-异丙基丙烯酰胺）水凝胶的原位共聚，合成了导电水凝胶。发现所得水凝胶具有高电导率（11.76 S m−1）、应变敏感性（GF为9.93）、宽工作应变范围（≈560%应变）和在100%应变下超过300次加载-卸载循环后的高稳定性。2）重要的是，通过将导电水凝胶与结构着色聚合物化学集成，开发了具有快速响应、光驱动远程控制和自我感知能力的形状可编程体感水凝胶致动器。作为概念证明，结构着色的水凝胶致动器被应用于设计人工章鱼、人工鱼和软抓取器的光驱动可编程形状变形，该软抓取器可以通过实时阻力变化同时监测其自身的运动。这项工作有望为具有自我感知和驱动能力的先进体感材料的设计提供新的见解，并为通过内置反馈控制开发基于软物质的自我调节智能铺平道路，这对智能软机器人和自动化机器至关重要。
Xue, P., et al, Highly Conductive MXene/PEDOT:PSS-Integrated Poly(N-Isopropylacrylamide) Hydrogels for Bioinspired Somatosensory Soft Actuators. Adv. Funct. Mater. 2023, 2214867.https://doi.org/10.1002/adfm.202214867
10. Nano Letters: 稳定的无电子传输层钙钛矿太阳能电池
由于其低成本和简化的生产工艺，无电子传输层（ETL）钙钛矿太阳能电池（PSC）引起了极大的关注。然而，由于钙钛矿/阳极界面处载流子的严重复合，使其与传统n-i-p结构电池相比，无ETL PSC的性能仍然较低。近日，西北工业大学黄维院士、Song Lin、福建师范大学Li Deli报道了稳定的无电子传输层钙钛矿太阳能电池。1) 作者报道了一种通过在FTO和钙钛矿之间原位形成低维钙钛矿层来制造稳定的无ETL FAPbI3 PSC的策略。该中间层使钙钛矿膜中的能带弯曲和缺陷密度降低，以及阳极和钙钛矿之间的间接接触和改善的能级对准，从而有利于电荷载流子传输和收集，并抑制电荷载流子复合。2) 作者获得的无ETL FAPbI3 PSC在环境条件下的功率转换效率（PCE）超过了22%。此外，模拟结果表明，能带弯曲和降低缺陷密度对于高性能无ETL PSC至关重要。该工作中简单的制备程序为实现钙钛矿太阳能电池的低成本和高效率生产提供了新的策略。
Hui Wei, et al. Stable Electron-Transport-Layer-Free Perovskite Solar Cells with over 22% Power Conversion Efficiency. Nano Letters 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04720https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c04720
