1. Chem. Rev.: 纤维素纳米材料的热稳定性
热稳定性是材料的一个关键特性，尤其是当它们在热敏应用中时。从纤维素生物质中提取的纤维素纳米材料因其丰富性、生物降解性、可持续性、生产可扩展性和工业通用性而备受关注。为了探索CNMs的结构、化学和形态与其热稳定性之间的相关性，英属哥伦比亚大学Mark J. MacLachlan、Carl A. Michal对其进行了全面的文献综述。
本文要点：
1) 作者确定了影响CNMs热稳定性的五个主要因素，即类型、来源、反应条件、后处理和干燥方法，并使用文献中的几个案例研究分析了它们对CNMs的热稳定性的影响。通过多元线性最小二乘回归（MLR），作者建立了热稳定性与七个变量之间的定量关系：其中包括来源的结晶度指数、所用反应物的离解常数、反应物浓度、反应温度、反应时间、蒸发速率和后处理。
2) 通过理解这些相互依赖性，作者统计分析了能够设计具有可预测热性能的CNM，并确定实现高热稳定性的最佳条件。该研究结果可以指导其在各种工业应用中具有增强热稳定性的CNM开发。
Francesco D’Acierno, et al. Thermal Stability of Cellulose Nanomaterials. Chem. Rev. 2023
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00816
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00816
2. Nature Commun.：负载在富含硅烷醇的沸石上的铑纳米粒子超越了用于烯烃加氢甲酰化的均相Wilkinson催化剂
加氢甲酰化是最大的工业均相工艺之一，它强烈依赖于带有膦配体的催化剂，例如Wilkinson催化剂（三苯基膦配位 Rh）。目前，非常需要用于烯烃加氢甲酰化的多相催化剂，但与均相催化剂相比，其活性较差。
近日，浙江大学肖丰收教授，王亮通过在硅质沸石上提供负载型 Rh 纳米颗粒催化剂来打破一般观点，该催化剂具有优异的加氢甲酰化活性，周转频率高达 ~50,000 h-1，明显高于一般二氧化硅负载 Rh 的频率催化剂在同等测试条件下，甚至优于三苯基膦配位的Rh催化剂作为众所周知的经典Wilkinson催化剂。
本文要点：
1）这一结果证明了无有机配体 Rh 催化剂在加氢甲酰化反应中的巨大潜力。这一成功的关键是使用在沸石晶体内具有丰富硅烷醇巢 (S1-OH) 的硅质 MFI 沸石，这可以将烯烃富集到相邻的 Rh 纳米颗粒中，以增强甲苯溶剂中的加氢甲酰化。
这一观察证明了沸石作为金属纳米粒子载体的新功能，这导致使用无配体和无机催化剂的加氢甲酰化技术的可行性显著提高。
Liu, Y., Liu, Z., Hui, Y. et al. Rhodium nanoparticles supported on silanol-rich zeolites beyond the homogeneous Wilkinson’s catalyst for hydroformylation of olefins. Nat Commun 14, 2531 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-38181-6
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38181-6
3. Nature Commun.：CO2光化学还原反应同位素实验的缺点和不足
光化学还原CO2制备可再生合成燃料是一种取代化石燃料的可行路径，但是CO2光化学还原反应的转化率非常低，并且CO2光化学还原产物痕量产物的精确标定具有非常大的难度和挑战，此外光催化反应有可能引入碳污染。
人们发展同位素示踪实验解决此类问题，但是通常同位素示踪实验因为不合适和不够严谨的实验操作容易产生负面正效果，因此发展准确并且有效的方法研究各种不同CO2光化学还原反应的前景具有较大的意义。
有鉴于此，日本国立材料研究所叶金花、中国地质大学余家国、上海师范大学蒋波、华中农业大学陈浩等报道如何对CO2光化学还原反应不准确的同位素示踪实验的相关方法。
本文要点：
1）对一些导致陷阱和误差的问题以及导致同位素产物示踪变得困难的情况进行举例说明，此外发展描述了一些标准用于指导如何进行CO2光化学还原反应进行同位素产物示踪，并且对相关报道的光化学还原体系进行验证。
Shengyao Wang, et al, Designing reliable and accurate isotope-tracer experiments for CO2 photoreduction. Nat Commun 14, 2534 (2023).
DOI: 10.1038/s41467-023-38052-0
https://www.nature.com/articles/s41467-023-38052-0
4. Nature Commun.：由皮科肽纤维制成的强韧、快速恢复和抗疲劳的水凝胶
水凝胶是一种很有前途的软材料，可用于组织工程支架、可伸缩传感器和软机器人。然而，开发具有与结缔组织相似的机械稳定性和耐久性的合成水凝胶仍然具有挑战性。许多必要的机械性能，如高强度、高韧性、快速恢复和高抗疲劳性，通常不能用传统的聚合物网络一起建立起来。近日，南京大学Yi Cao，Wei Wang介绍了利用自组装的Picot多肽纤维作为构建块来设计具有高强度、高韧性、抗疲劳和快速机械恢复的水凝胶。
本文要点：
1）在这种设计中，隐藏的长度被嵌入到多肽纤维中，而不是由额外的未交联网络提供，这解决了聚合物网络中常见的刚性和韧性之间的权衡。此外，包覆金属离子的自组装肽纤维由于自组装结构中的协同作用，在力学上稳定，但重组迅速。
2）得到的水凝胶具有高强度(~4.1 Mpa)、良好的韧性(25.3 kJ m−2)、高疲劳阈值(~424 J m−2)和快速恢复(秒)的组合。
3）研究强调了在分子水平上定制水凝胶网络结构以实现未知的机械性能的重要性。通过使用不同的自组装肽或合成基序来进一步提高力学性能是可能的。
在这项研究中展示的工程化水凝胶可能会在组织工程支架、可伸展传感器和软机器人组件中得到广泛应用。
Xue, B., Bashir, Z., Guo, Y. et al. Strong, tough, rapid-recovery, and fatigue-resistant hydrogels made of picot peptide fibres. Nat Commun 14, 2583 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-38280-4
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38280-4
5. Angew：微滴气液界面显著加速光催化还原CO2
太阳能驱动的CO2还原反应(CO2RR)在很大程度上受到缓慢的传质和光生载流子的快速结合的限制。在此，复旦大学Liwu Zhang发现微滴提供的丰富气液界面处的光催化CO2RR效率比相应的体相反应高两个数量级。
本文要点：
1）即使在没有牺牲剂的情况下，微滴介导的HCOOH相对于WO3·0.33H2O的生产率也达到了2536 μmol h-1 g-1（相对于体相中的13 μmol h-1 g-1），这明显优于先前报道了体相反应条件下的光催化CO2RR。
2）除了将CO2有效输送到微滴内的光催化剂表面外，研究人员还发现微滴气液界面处的强电场从根本上促进了光生电子-空穴对的分离。这项研究提供了对微滴气液界面促进的超快反应动力学的深刻理解，以及解决光催化CO2还原为燃料的低效率问题的新方法。
Qiuyue Ge, et al, Significant Acceleration of Photocatalytic CO2 Reduction at the Gas-Liquid Interface of Microdroplets, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304189
DOI: 10.1002/anie.202304189
https://doi.org/10.1002/anie.202304189
6. Angew：空位对EuCuSb-Eu2ZnSb2合金热电性能影响的研究
具有ZrBeSi结构的AMX化合物在平面MX层的M位点上可以承受高达50%的空位浓度。在这里，密歇根州立大学Alexandra Zevalkink研究了空位对整个EuCu1−xZn0.5xSb固溶体的热学和电子学性质的影响。
本文要点：
1）研究发现，从完全占据的蜂窝层(EuCuSb)到缺少四分之一原子的蜂窝层(EuZn0.5Sb)的转变导致蜂窝层中的非线性键膨胀，增加了M和Sb位点上的原子位移参数，和显着的晶格软化。这与点缺陷散射的快速增加相结合，导致晶格热导率在300K时从3W/mK降低到0.5W/mK。
2）空位对电子特性的影响更加微妙；研究发现，看到有效质量略有增加，带隙大幅增加，载流子浓度降低。最终，随着从EuCuSb到EuZn0.5Sb，最大zT从0.09增加到0.7。
Sevan Chanakian, et al, Investigating the Role of Vacancies on the Thermoelectric Properties of EuCuSb-Eu2ZnSb2 Alloys, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301176
DOI: 10.1002/anie.202301176
https://doi.org/10.1002/anie.202301176
7. AM：用于从空气湿度中可持续收集能量的纳米多孔材料中的通用空气发电效应
空气湿度是一个巨大的、可持续的能量库，与太阳能和风能不同，它是持续可用的。然而，先前描述的从空气湿度中收集能量的技术要么不连续，要么需要独特的材料合成或加工，这阻碍了可扩展性和广泛部署。在这里，马萨诸塞大学Jun Yao报道了从空气湿度中连续收集能量的一般效应，它可以应用于广泛的无机、有机和生物材料。
本文要点：
1）这些材料的共同特征是它们被设计成具有适当的纳米孔，以允许空气水通过并在多孔界面处进行动态吸附-解吸交换，从而导致表面充电。在薄膜器件结构中，顶部暴露界面比底部密封界面经历更多这种动态相互作用，从而产生自发和持续的充电梯度以实现连续电输出。
2）对材料特性和电输出的分析导致了一个“漏电电容器”模型，该模型可以描述如何收集电力并预测与实验一致的电流行为。该模型的预测指导了由不同材料组合的异质结制成的器件的制造，以进一步扩展器件类别。
这项工作为广泛探索环境空气中的可持续电力打开了一扇大门。
Xiaomeng Liu, et al, Generic Air-gen Effect in Nanoporous Materials for Sustainable Energy Harvesting from Air Humidity, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202300748
https://doi.org/10.1002/adma.202300748
8. AEM：将 SnCuxO2+x 纳米团簇限制在沸石中用于高效电化学二氧化碳还原
使用铜基催化剂（包括Cu2O、铜银合金等）将二氧化碳(CO2RR)电化学还原为甲烷，法拉第效率超过40%，令人印象深刻。尽管铜基催化剂在CO2RR中有效工作，但它们有一个主要缺点：由于难以调节催化剂表面的中间覆盖度，所需产品的选择性低。在这里，华中科技大学Mingkui Wang，Yan Shen展示了新的SnCuxO2+x纳米团簇电催化剂封装在纯硅质MFI沸石（SnCuxO2+x@MFI）中以实现高效的CO2RR。
本文要点：
1）这允许在沸石通道中形成*CO中间体，它进一步经历多步质子化过程以产生甲烷，这对于使用CO2RR催化剂作为阴极的Li-CO2电池来说是一个非常有吸引力的特性。
2）获得的SnCu1.5O3.5@MFI催化剂具有理想的催化性能，在0.1mKHCO3电解质中，CO2还原为甲烷的法拉第效率为66.6±3.2%。使用SnCu1.5O3.5@MFI作为Li-CO2电池的阴极，在2.0 V（vs Li+/Li）的截止电压下实现了23000mAhg−1的完全放电比容量，并且在1000 mAh g−1截止比容量下，使用寿命超过100个循环。
这种新型限制催化剂为开发具有实际应用吸引力的高效CO2RR和Li-CO2电池提供了可行的途径。
Yanbin Zhu, et al, Confinement of SnCuxO2+x Nanoclusters in Zeolites for High-Efficient Electrochemical Carbon Dioxide Reduction, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202204143
https://doi.org/10.1002/aenm.202204143
9. AEM：具有超高容量、能量密度和可集成性的 3D 大孔框架微电池
自供电微电子设备迫切需要具有易于集成、大规模定制以及特别优异的电化学性能等特点的平面内微电池(MB)。在这项工作中，武汉理工大学麦立强教授采用简便的制造工艺来制造具有3D大孔微电极的Zn-MnO2 MB。
本文要点：
1）得益于3D大孔微电极的高电子/离子传输路径和聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-二氧化锰(PEDOT-MnO2)薄膜的高质量负载，MB实现了0.78 mAh cm-2的超高容量和出色的面能量密度为1.02 mWh cm−2。
2）此外，3D大孔PEDOT-MnO2杂化薄膜通过一步电沉积实现，在不降低面容量或阻碍离子扩散的情况下有效提高了循环性能。值得注意的是，MB可以稳定地驱动电子定时器约400分钟，或集成在数字温湿度计的表面上运行。MB能够在高转速和振动条件下稳定运行，例如应用于轴流风扇的表面。此外，MB可以通过堆叠无基板微电极并实现3.87 mWh cm−2的出色能量密度来集成。
因此，PEDOT-MnO2//ZnMB作为下一代自供电微电子器件具有良好的应用前景。
Wei Yang, et al, 3D Macroporous Frame Based Microbattery With Ultrahigh Capacity, Energy Density, and Integrability, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300574
https://doi.org/10.1002/aenm.202300574
10. ACS Nano：光纤传感器记录的纳米尺度吸附、组装和去离子动力学
环境去污中的电容式去离子已经得到了广泛的研究，现在需要大力发展以支持大规模的部署。多孔纳米材料已被证明在决定去污效率方面起着关键作用，操纵纳米材料形成功能结构一直是最令人兴奋的挑战之一。这样的纳米结构工程和环境应用突出了观察、记录和研究电辅助电荷/离子/粒子吸附和聚集行为在带电界面的重要性。此外，通常希望增加吸附容量和降低能量成本，这增加了对记录源于纳米级去电离动力学的集体动力学和性能特性的要求。
在这里，暨南大学Li-Peng Sun，Bai-Ou Guan展示了单个光纤如何作为解决这些问题的原位和多功能光电化学平台。
本文要点：
1）利用表面等离激元共振信号，可以对电极−电解液界面的纳米级动力学行为进行原位光谱观察。平行和互补的光电传感信号使单一的探头能够多功能地记录电动现象和电吸附过程。
2）作为概念的证明，通过实验破译了各向异性金属−有机骨架纳米粒子在带电表面的界面吸附和组装行为，并通过可视化显示其动态和能量消耗特性，包括吸附能力、去除效率、动力学性质、电荷、比能量消耗和电荷效率，来解耦组装金属−有机骨架纳米涂层中的界面电容去离子。
3）这个简单的“全光纤”光电化学平台提供了有趣的机会，提供了对界面吸附、组装和去离子动力学信息的原位和多维洞察，这可能有助于理解潜在的组装规则和探索结构−去离子性能关联，从而开发定制的用于去离子应用的纳米杂化电极涂层。
Tiansheng Huang, et al, Nanoscale Adsorption, Assembly, and Deionization Dynamics Recorded by Optical Fiber Sensors, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c01507
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01507
11. ACS Nano：具有高比电导率的单臂碳纳米管/铜核壳纤维
碳纳米管（CNT）/Cu核壳纤维由于其比纯CNT纤维更高的导电性和比传统铜线更低的密度，是一种很有前途的轻质导体材料。然而，杂化纤维的电学性能一直不令人满意，主要是因为CNT–Cu界面相互作用较弱。中国科学院金属研究所刘畅和侯鹏翔制备了单壁碳纳米管（SWCNT）/Cu核壳纤维，该纤维在比电导率和载流能力方面优于商业铜线。
本文要点：
1）采用磁控溅射和电化学沉积相结合的方法，在湿纺SWCNT纤维表面涂覆致密均匀的Cu壳层。
2）SWCNT/Cu核壳纤维具有（1.01±0.04）×104 S m2 kg–1的超高比电导率，比Cu高56%。实验和模拟结果表明，湿纺SWCNT纤维表面的含氧官能团与溅射的Cu原子相互作用，产生强键合。经过5000多次弯曲循环后，该混合纤维很好地保持了其完整性和导电性。此外，同轴光纤的载流容量达到3.14×105 A cm–2，是商用铜线的三倍。
LeLe Xu, et al. Single-Walled Carbon Nanotube/Copper Core–Shell Fibers with a High Specific Electrical Conductivity. ACS Nano. 2023
DOI：10.1021/acsnano.3c00488
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00488
