1. Nature Synthesis: 异质结构金属间纳米材料的工程界面异质结构纳米材料因其独特的性质而在许多应用中备受关注，其这些性质取决于每个单独组件的特性及其之间的界面。然而，控制异质结构合成和组件之间界面的困难限制了它们的应用。近日，爱荷华州立大学Wenyu Huang报道了异质结构金属间纳米材料的工程界面。1) 作者开发了一种胶体合成方法来制备异质结构的金属间纳米材料（iNM），并基于电流置换机制和精确控制的前体添加来设计单个组件之间的界面。作者将多达四个不同金属间相分离片段组合在一个纳米颗粒中。2) 作者通过利用金属间-金属界面的分层生长途径，在不同金属间相之间形成最大数量的界面，并证明了沿iNM一维的纳米精密相分离控制。通过调整粒子中的界面数量，作者证明了异质结构iNM中界面体积比的系统控制。该方法为制备具有可控界面的复杂异质结构纳米材料提供了巨大的潜力，并且还可以探索其性质和应用。
Yu Jiaqi, et al. Engineered interfaces for heterostructured intermetallic nanomaterials. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00289-4https://doi.org/10.1038/s44160-023-00289-4
2. Angew：原子层N掺杂BiOCl光催化海水制备CO和HClO
海水是用于处理CO2转化为高附加值化学品/燃料的重要介质，但是海水用于CO2转换面临着缓慢反应速率和低产物选择性的问题。有鉴于此，华中师范大学张礼知、孙红卫、上海交通大学李浩等报道首次实现了可见光催化方法，将原子层厚度的N掺杂BiOCl用于将天然海水和CO2转化为化学计量比CO和HClO，CO的产率为92.8 μmol h-1，HClO的产率为83.2 μmol h-1，选择性达到90 %。1）发现光电子能够在暴露晶面BiOCl {001}富集，并且界面掺杂N原子具有Lewis碱性，促进CO2还原为CO；光生空穴主要分布在侧面，促进Cl-氧化为HClO。2）CO2能够将海水pH值维持在4.2附近，因此能够避免碱金属阳离子沉淀。生成的HClO起到杀菌作用，是一种绿色安全的现场消毒方法。
Yanbiao Shi, et al, Visible Light-Driven Conversion of Carbon-Sequestrated Seawater into Stoichiometric CO and HClO with Nitrogen-Doped BiOCl Atomic Layers, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202302286https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202302286
3. PNAS: 过渡金属二硫族化合物中的超快电子定位和筛选
半导体中光与电荷载流子的耦合是许多技术应用的基础。阿秒瞬态吸收光谱可以同时测量被激发的电子及其留下的空位对所施加光场的动态反应。在化合物半导体中，这些动力学可以通过其任何原子成分进行探测，而这些原子成分具有进入价带和导带的核心能级跃迁。近日，苏黎世联邦理工学院L. Gallmann、U. Keller报道了过渡金属二硫族化合物中的超快电子定位和筛选。1) 作者在二维过渡金属二硫族化合物半导体MoSe2中表明，通过硒基核心能级跃迁，可以观察到载流子的相互作用，而当通过钼探测时，载流子的集体多体运动占主导地位。而这种对比行为可以通过吸收光后钼原子周围电子的强烈局域化来解释，进而改变作用在载流子上的局部场。2) 作者发现，元素钛金属中的类似行为会转移到含过渡金属的化合物中，并能够在此类材料中发挥重要作用。此外，独立粒子和集体反应的知识对于充分理解这些材料至关重要。
Z. Schumacher, et al. Ultrafast electron localization and screening in a transition metal dichalcogenide. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2221725120https://doi.org/10.1073/pnas.2221725120
4. PNAS: 晶体工程克服类芬顿催化中尖晶石氧化物的活性-稳定性权衡
对多相催化剂的结构和表面性质进行精确调节，可以开发高效氧化水净化技术。然而，尽管具有优异去污活性和选择性的催化剂已被实现，但保持这种材料的长期使用寿命仍极具挑战性。近日，中国科学技术大学Hong Xun、Li Wenwei提出了一种结晶度工程策略，以打破类芬顿催化中金属氧化物的活性-稳定性权衡。1) 无定形/结晶钴锰尖晶石氧化物（A/C-CoMnOx）具有高活性、富含羟基的表面，并且具有中等的过氧一硫酸盐（PMS）亲和力和电荷转移能以及强的污染物吸附，从而可以触发协同的自由基和非自由基反应，并实现有效的污染物矿化，进而减轻了由于氧化中间体积累而导致的催化剂钝化。2) 同时，得益于A/C界面对污染物的增强吸附，表面受限反应使A/C-CoMnOx/PMS系统具有超高的PMS利用效率（82.2%）和优异的去污活性（速率常数为1.48 min−1）。此外，作者还发现该系统在实际水处理中具有优异的循环稳定性和环境鲁棒性。
Zhi-Yan Guo, et al. Crystallinity engineering for overcoming the activity–stability tradeoff of spinel oxide in Fenton-like catalysis. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2220608120https://doi.org/10.1073/pnas.2220608120
5. PNAS: 水性锌离子电池吸电子效应对离子缔合和溶剂化结构的协同调节
水性锌离子电池由于其低成本和高安全性而成为最具潜力的大规模储能系统之一。然而，锌阳极经常遇到锌枝晶生长、析氢反应和副产物形成的问题。近日，南开大学牛志强报道了吸电子效应对离子缔合和溶剂化结构的协同调节。1) 作者通过在30m ZnCl2电解质中引入2，2，2-三氟乙醇（TFE）来开发低离子缔合电解质（LIAE）。由于TFE分子中-CF3基团的吸电子效应，使得在LIAE中的Zn2+溶剂化结构从较大的聚集体簇转化为较小的片段，并且TFE同时与Zn2+溶剂化结构中的H2O形成氢键。2) 因此，作者发现其离子迁移动力学显著增强，并且在LIAE中溶剂化H2O的电离也被有效抑制。LIAE中的锌阳极具有快速的电镀/剥离动力学和99.74%的高库仑效率。相应的全电池具有优异的综合性能，如高倍率能力和长循环寿命。
Rui Wang. et al. Synergetic modulation on ionic association and solvation structure by electron-withdrawing effect for aqueous zinc-ion batteries. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2221980120https://doi.org/10.1073/pnas.2221980120
6. EES: 可充电镁电池的实用前景
基于丰富且具有成本效益材料的新兴储能系统是克服21世纪全球能源和气候危机的关键。近日，巴斯克研究与技术联盟J. Alberto Blázquez、巴宜兰大学Malachi Noke、Doron Aurbach对可充电镁电池的实用前景进行了展望研究。1) 基于含量丰富的镁可充电镁电池（RMB）可以成为锂离子电池技术的一种廉价且环境友好的替代品，尤其是在大型储能应用中。目前，该技术主要集中于实验室规模的密集研究。然而，人们需要从现实应用的角度来看待这些新兴方法，以确保它们能够满足关键应用的技术要求。2) 为了弥补实验室研究进展和工业发展需求之间的差距，作者在此报道了第一个可充电镁电池原型，并提出了一个先进RMB化学研究的路线图。通过该工作，作者旨在展望RMB的未来巨大潜力。
J. Alberto Blázquez, et al. A practical perspective on the potential of rechargeable Mg batteries. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE04121A
7. AM: 界面缺陷对固态电解质电化学机械失效的影响
在原有缺陷中电镀锂(Li)产生的高应力场是固态电解液机械失效的主要原因，因为它驱动电解液中的裂纹扩展，其次是Li丝在内部生长，如果Li丝到达另一个电极，甚至电池内部短路。为了了解界面缺陷在固态电解液机械失效中的作用，查尔姆斯理工大学Shizhao Xiong建立了电化学-化学-力学模型，对缺陷中电镀Li过程中的应力分布、相对损伤和裂纹形成进行了可视化。1）界面缺陷的几何形状是局部应力场集中的主要因素，而半球形缺陷在初始阶段损伤积累较少，电解液解体的失效时间最长。2）研究人员研究了长宽比作为缺陷的关键几何参数对电解液失效过程的影响。低长宽比为0.2~0.5的金字塔形缺陷在界面附近显示出分叉的损伤区域，可能导致固体电解质的表面粉化，而大于3.0的大长宽比则会在体液中引发损伤的积累。固态电解液界面缺陷与电化学-机械失效之间的修正有望为高功率密度固态锂金属电池的界面设计提供有见地的指导。
Yangyang Liu, et al, Role of interfacial defect on electro-chemo-mechanical failure of solid-state electrolyte, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202301152https://doi.org/10.1002/adma.202301152
8. AEM: 提高钙钛矿太阳能电池和模块的效率和稳定性的整体策略
混合化学气相沉积（HCVD）是一种极具潜力的钙钛矿太阳能电池/模块（PSC/PSM）的可扩展制造方法。然而，基于HCVD的钙钛矿太阳能电池效率仍然落后于溶液处理的PSC/PSM。近日，冲縄科学技术大学院大学戚亚冰报道了提高钙钛矿太阳能电池和模块的效率和稳定性的整体策略。1) 作者揭示了HCVD工艺中SnO2电子传输层的氧损失及其对太阳能电池器件性能的负面影响。为此，作者引入氨基磺酸钾（H2KNO3S）作为钝化层，以减轻SnO2的氧损失问题，并钝化钙钛矿膜中的不配位Pb2+。同时，作者使用N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂，通过形成PbI2•NMP的中间相来溶解PbI2，从而大大降低HCVD过程中钙钛矿成核的能垒。而钙钛矿晶种用于进一步调节钙钛矿晶体生长的动力学并改善晶粒尺寸。2) 所得太阳能电池具有21.98%（0.09 cm2）的高功率转换效率（PCE）和21.15%的稳定输出性能，相应模块的PCE分别为16.16%（22.4 cm2，14.72%的稳定输出特性）和12.12%（91.8 cm2）。此外，未封装的小面积器件也具有优异的操作稳定性，T80寿命超过4000小时。
Guoqing Tong, et al. Holistic Strategies Lead to Enhanced Efficiency and Stability of Hybrid Chemical Vapor Deposition Based Perovskite Solar Cells and Modules. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300153https://doi.org/10.1002/aenm.202300153
9. AEM: 实际工作条件下锂金属阳极的动态电偶腐蚀
锂金属阳极在可充电电池中的实际应用受到了电化学性能差的严重限制，从而在很大程度上源于其对腐蚀的高敏感性。近日，北京理工大学黄佳琦报道了实际工作条件下锂金属阳极的动态电偶腐蚀。1) 为了完成Li腐蚀途径的真实图像，作者描述了现实工作条件下的动态电偶腐蚀机制。通过该机制，作者发现在动态Li去除过程中，在连续暴露的铜基底上逐渐产生扩展的固体电解质界面（SEI）。作者通过滴定气相色谱法测定发现，动态电偶腐蚀反应会导致额外的Li损失，从而降低电池的可逆性，尤其是在缓慢的Li剥离速率下。2) 作者通过系统研究发现，三个关键因素调节实际电池中动态电偶腐蚀程度的原因。其中包括Li剥离的总步长、动态腐蚀电流降解速度和SEI化学。该工作为当前有关工作锂金属阳极腐蚀过程的知识提供了重要补充，并为高可逆性锂循环的设计策略提供了新的见解。
Jun-Fan Ding, et al. Dynamic Galvanic Corrosion of Working Lithium Metal Anode Under Practical Conditions. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202204305https://doi.org/10.1002/aenm.20220430510. ACS Nano：Te–O对作为碳纳米片活性中心用于高效电催化氧还原的见解先前的理论计算预测，将碲（Te）掺入碳材料中可以显著提高其催化活性。尽管如此，高效掺Te碳材料的实验实现仍然具有挑战性。鉴于此，上海大学吴明红、王亮等采用理论计算来推导掺杂Te的碳材料的可能结构。结果表明，在具有相对较低的氧配位环境的碳材料中形成Te–O对可以赋予强大的给电子能力，从而提高氧还原反应（ORR）的电催化活性。 1）使用串联水热脱水热解策略合成了Te–O对掺杂的碳材料，这种方法使得Te能够有效地渗透到碳材料中，该材料表现出扩大的层间距离和类石墨烯纳米片结构，提供了扩大的活性区域。2）这些结构特征有助于提高所制备的碳催化剂的ORR催化性能，该发现为设计具有二元杂原子掺杂活性位点的各种碳基电催化剂提供了分子水平的见解。
Zeming Wang, et al. Insights into the Use of Te–O Pairs as Active Centers of Carbon Nanosheets for Efficient Electrochemical Oxygen Reduction. Nano.DOI: 10.1021/acsnano.3c01662https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c0166211. ACS Nano：可清除与Ⅱ型糖尿病相关hIAPP蛋白质的对映体降解剂靶向蛋白质降解具有调节蛋白质稳态的能力。中科院长春应化所曲晓刚研究员设计了基于金属螺旋对映体降解剂，其可将细胞外人胰岛淀粉样多肽（hIAPP）输送到溶酶体中进行降解。1）研究将可靶向巨噬细胞的糖配体对金属螺旋进行功能化形成金属螺旋对映体降解剂。2）金属螺旋可以结合和抑制hIAPP聚集，用以共轭的tri-GalNAc基序则可以靶向巨噬细胞半乳糖型凝集素1（MGL1），产生嵌合分子，既可以抑制hIAPP聚集，又可以指导结合的hIAPP在巨噬细胞中进行溶酶体降解。3）研究还显示，在金属螺旋对映体中，∧对映体在抑制hIAPP聚集和促进hIAPP内化-降解方面表现出比Δ对映体更好的效率。
Zhenqi Liu, et al. Enantioselective Degrader for Elimination of Extracellular Aggregation-Prone Proteins hIAPP Associated with Type 2 Diabetes. ACS Nano. 2023DOI：10.1021/ acsnano.2c11476https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c1147612. ACS Nano：由光塑性和光介电效应实现的嵌段共聚物的可修复宏观单畴阵列光响应聚合物材料由于能够在从纳米到微观的长度范围内以非接触的方式控制和操纵聚合物的结构和性质而引起了人们极大的兴趣。鉴于此，劳伦斯伯克利国家实验室的Thomas P. Russell和延世大学的Hui Il Jeon等发现，当暴露于紫外光（120 mW/cm2，λ=365 nm）时，在聚二甲基硅氧烷-b-聚（4（苯基二氮烯基）苯氧基）丙烯酸己酯）（PDMS-b-PPHA）的柱状含偶氮苯嵌段共聚物中会发生反式-顺式异构化，即该嵌段共聚物能够在宏观距离上产生可愈合的、长程有序阵列的纳米结构域的单结构域。反式-顺式异构化导致PPHA嵌段的介电常数显著增加（在100 Hz下从6.52增加到19.8，光介电行为），Tg显著降低（从54 °C减少到1 °C，光塑性行为）。通过将这些特性与平面内电场相结合，在低温下实现了近完美排列的圆柱形微畴的宏观单畴，并且明显地实现了损伤修复，其中300 nm宽的划痕可以在40 °C下完全愈合，留下光滑均匀的厚膜。1）合成了在主链和悬垂偶氮苯部分之间具有己基间隔物的形成圆柱体PDMS-b-PPHA。该材料显示出光塑性和光介电性变化，这使得微结构域形态的长程有序化和定向成为可能。2）反式异构体PPHA嵌段具有更高的Tg和LC有序温度，需要升高的温度来赋予自组装和加工足够的迁移率。3）PDMS-b-PPHA中的反式-顺式光异构化导致PPHA嵌段的Tg显著降低至1 °C，远低于室温，并且两个嵌段之间的介电差（Δε）显著增加，使得能够使用施加的外部电场在薄膜中获得高度取向和有序的圆柱形微畴的宏观单畴。4）通过将损坏的PDMS-b-PPHA膜直接暴露于紫外线并施加电场，BCP膜可以完全修复到其原始状态。这种利用PDMS-b-PPHA的光塑性和光电性质的方法为低温场定向自组装提供了可行的途径。
Hui Il Jeon, et al. Repairable Macroscopic Monodomain Arrays from Block Copolymers Enabled by Photoplastic and Photodielectric Effects. ACS Nano.DOI: 10.1021/acsnano.2c12800https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c12800
