1. Chem. Soc. Rev.: 桥接CO2的热催化和电催化甲烷化的复杂性
CO2的选择性甲烷化是实现净零排放目标的一个重要研究领域。此外，开发解决方案以实现碳中和、氢利用、碳循环和化学储能存至关重要，而这种转化可以通过热催化或通过直接电（或光电）催化技术来实现。在此，中国科学院Liu Yuefeng、梅西纳大学Centi Gabriele综述研究了桥接CO2的热催化和电催化甲烷化的复杂性。
本文要点：
1) 作者讨论了加速直接技术的必要性，而改进这些技术需要更好地理解催化化学和在桥接催化和电催化CO2甲烷化过程中需要考虑的方面的复杂性。作者首先分析了关键反应物竞争吸附的基本问题和促进整体反应的调节策略。
2) 然后，该方法被用来指导读者理解热催化和电催化之间的区别。最后，作者分析了建模和设计，这将有助于CO2甲烷化的下一代电催化剂设计。
Hui Kang, et al. Understanding the complexity in bridging thermal and electrocatalytic methanation of CO2. Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D2CS00214K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00214k
2. Nature Commun.：CeO2上的Pt单原子的记忆控制动力学用于CO氧化
CeO2上铂族金属的单原子代表了一种降低汽车尾气处理催化剂对贵金属要求的潜在方法。在这里，太平洋西北国家实验室Yong Wang研究了在500 ℃和800 ℃下用原子俘获法制备的两种单原子铂(Pt1)在CeO2上的动态演化过程，即Pt1吸附在PtATCeO2中和PtATCeO2中吸附Pt1。
本文要点：
1）Pt/CeO2中吸附的Pt1在CO氧化过程中随着原位形成少原子Pt团簇而移动，有助于在CO中具有接近零反应级数的高反应性。相比之下，PtATCeO2中的方形平面Pt1牢固地固定在载体上在CO氧化期间导致相对较低的反应性，在CO中具有正反应级。
2）CO中Pt/CeO2和PtATCeO2的还原将Pt1转化为Pt纳米颗粒。然而，两种催化剂在再氧化处理后都保留了其初始Pt1状态的记忆，这说明了初始单原子结构在实际应用中的重要性
Zhang, Z., Tian, J., Lu, Y. et al. Memory-dictated dynamics of single-atom Pt on CeO2 for CO oxidation. Nat Commun 14, 2664 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-37776-3
https://doi.org/10.1038/s41467-023-37776-3
3. Joule: p区金属铋基电催化剂具有可调的高性能氧还原反应选择性
对于氧还原反应（ORR），用基于非贵金属的替代品取代基于铂族金属（PGM）的传统电催化剂对于绿色能源转化和化学合成的大规模应用至关重要。在此，清华大学李亚栋院士、Peng Qing、Chen Chen发现p区金属铋基电催化剂具有可调的高性能氧还原反应选择性。
本文要点：
1) 作者发现了基于p区金属铋（Bi）的ORR催化剂，其ORR过程中的选择性可以通过调整Bi的大小来控制。具体而言，金属Bi纳米颗粒对2e−ORR具有高选择性（>96%）、超高的动力学电流密度（0.65V时为3.8mA·cm−2）和优异的稳定性。
2) 相反，单原子位Bi催化剂对4e−ORR具有良好的选择性，相应的半波电位为0.875V，接近于Fe/NC催化剂。与深入研究的d区过渡金属相比，该工作提出了基于p区金属Bi的新型高性能ORR催化剂，从而为开发非PGM的ORR催化剂提供了新方向。
Zewen Zhuang, et al. p-Block-metal bismuth-based electrocatalysts featuring tunable selectivity for high-performance oxygen reduction reaction. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.005
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.04.005
4. JACS: I2O4在空气-水界面快速反应吸收的化学意义
涉及含碘物种的海洋气溶胶形成显着影响全球气候和辐射平衡。尽管最近的研究概述了氧化碘在成核过程中的关键作用，但对其对气溶胶生长的贡献知之甚少。
近日，北京理工大学Xiuhui Zhang，中国科学院生态环境研究中心贺泓院士，宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco提供了分子水平的证据，表明I2O4的空气-水界面反应由强效大气化学物质介导，例如硫酸(H2SO4)和胺[例如，二甲胺(DMA)和三甲胺(TMA)]，可以在空气中快速发生Born-Oppenheimer分子动力学模拟的皮秒时间尺度。
本文要点：
1）界面水桥接反应物，同时促进DMA介导的质子转移并稳定H2SO4参与反应的离子产物。已确定的异质机制表现出对气溶胶生长的双重贡献：(i)反应吸附形成的离子产物（例如IO3-、DMAH+、TMAH+和HSO4-）具有比反应物更小的挥发性，以及(ii)这些离子，例如作为烷基铵盐（例如DMAH+），也具有高度亲水性，进一步促进吸湿性生长。
2）这项研究不仅加深了我们对异质碘化学的理解，而且加深了氧化碘对气溶胶生长的影响。此外，这些发现可以弥合实验室中I2O4的丰度与现场收集的气溶胶中I2O4的缺失之间的差距，并为海洋气溶胶中IO3−、HSO4−和DMAH+的缺失来源提供解释。
An Ning, et al, Chemical Implications of Rapid Reactive Absorption of I2O4 at the Air-Water Interface, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c01862
https://doi.org/10.1021/jacs.3c01862
5. EES: 操纵掺杂阳离子的电子亲和力/离子半径以加速锂硫电池中的硫氧化还原动力学
尽管在过渡金属二硫族化合物（TMDCs）中掺杂金属阳离子以促进锂硫电池（LSBs）中的逐步硫氧化还原已经被研究，但对于如何在TMDCs中选择合适的金属阳离子掺杂剂以调节其催化活性仍缺乏合理的设计原则和系统的理论研究。在此，广东工业大学李运勇操纵掺杂阳离子的电子亲和力/离子半径以加速锂硫电池中的硫氧化还原动力学。
本文要点：
1) 作者证明了一般的电子亲和力/离子半径（EA/r）规则作为金属阳离子掺杂剂的新选择标准，其可以指导高效金属阳离子掺杂的Li-S催化剂的设计。并系统地研究了WSe2中一系列具有不同EA/r值的金属阳离子掺杂剂模型，以设计它们的电子结构和催化活性来操纵硫的氧化还原动力学。
2) 理论和实验结果表明，低EA/r值的金属阳离子掺杂剂容易诱导更多的Se空位和晶格缺陷，增加活性位点和表面Se位点上更多的电子积累，以增强与多硫化锂（LiPSs）的结合，但它也削弱了在主体表面捕获的LiPSs/Li2S中的竞争性Li-S键，从而增加了LiPSs的吸附，同时降低了Li2S的成核和分解能垒。具有最小EA/r值的V掺杂WSe2/MXene催化剂作为高效硫主体表现出最高的可逆容量（1402.5 mAh g-1）、800次循环的长期循环稳定性（约70%的保留率）和大的面容量（6.4 mAh cm-2）。
Wang Wei, et al. Atomic-level design rules of metal-cation-doped catalysts: manipulating electron affinity/ionic radius of doped cations for accelerating sulfur redox kinetics in Li-S batteries. EES 2023
DOI: 10.1039/D2EE04131F
https://doi.org/10.1039/D2EE04131F
6. EES: 受体和添加剂的自旋脱甲基诱导有机太阳能电池表面结晶度增强
尽管1，8-二碘辛烷（DIO）和1-氯萘（CN）等非挥发性添加剂有利于提高有机太阳能电池（OSCs）的功率转换效率（PCE），但这些添加剂对相演变的影响目前仍不明确。近日，西安交通大学鲁广昊、Zhu Yuanwei、Yu Jinde研究了受体和添加剂的自旋脱甲基诱导有机太阳能电池表面结晶度增强。
本文要点：
1) 作者通过位置分辨光谱和时间分辨光谱的结合，即膜深度相关光吸收光谱（FLAS）和时间相关光反射/散射/荧光光谱，研究了具有DIO/CN添加剂的PBDB-T:ITIC体系（包括ITIC的衍生物）和PM6:Y6的相演化。研究发现，在溶剂蒸发过程中，由于氯苯/氯仿（CB/CF）和DIO/CN之间的挥发性差异，形成了无溶剂液膜表面（富含添加剂）。因此，作者计算了Flory-Huggins相互作用参数，对于DIO:ITIC二元表面，如果不存在供体，则与膜内的晶体相比，旋节分层产生高度有序的晶体，而对于CN:Y6表面，双峰分层作为液膜体发生。
2) 紫外光电子能谱（UPS）和低能反向光电发射谱（LEIPS）结果表明，含有0.5%DIO的PBDB-T:ITIC表面具有高度有序的晶体ITIC，能级（HOMO和LUMO）上升了0.42eV，导致电荷传输性能较差。在热退火（TA）之后，由于奥斯瓦尔德熟化，表面中的部分ITIC转变为边缘取向，导致ITIC的能级下降0.81eV，这与PBDB-T的能级相匹配。相反，在0.5%CN的辅助下，PM6:Y6共混膜的表面吸收光谱在TA处理后是不变的，这有助于减少PCE的变化。具有不同TA条件的添加剂器件的性能与薄膜表面的光学吸收有关，证明表面相偏析显著决定了光伏性能。
Zichao Shen, et al. Surface Crystallinity Enhancement in Organic Solar Cells Induced by Spinodal Demixing of Acceptors and Additives. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00090G
https://doi.org/10.1039/D3EE00090G
7. Angew：解锁界面吸附-嵌入赝电容存储极限以实现全气候、高能量/功率密度和耐用的锌离子电池
存储动力学缓慢和性能不足是限制过渡金属二硫化物（TMD）应用于锌离子存储的主要挑战，尤其是在极端温度条件下。在此，深圳大学Peixin Zhang，Dingtao Ma提出了一种多尺度界面结构集成调制概念，以解锁全向存储动力学增强的多孔 VSe2-x·nH2O 主体。
本文要点：
1）理论研究表明，H2O嵌入和硒空位的共同调节能够增强界面锌离子捕获能力并降低锌离子扩散势垒。此外，还揭示了界面吸附-插层赝电容存储机制。
2）这种正极在水性和固体电解质中的宽温度范围（-40~60 °C）下表现出显着的存储性能。特别是在 10 A g-1 下循环 5000 次后仍可保持 173 mAh g-1 的高比容量，以及在 290 Wh kg-1 的高能量密度和 15.8 kW kg-1 的功率密度。室内温度。出乎意料的是，在 60oC 时还可以实现 465 Wh kg-1 的显着能量密度和 21.26 kW kg-1 的功率密度，以及 -20oC 时的 258 Wh kg-1 和 10.8 kW kg-1。
这项工作实现了扩展层状 TMD 的界面存储极限以构建全气候高性能锌离子电池的概念突破。
Ming Yang, et al, Unlocking the Interfacial Adsorption-Intercalation Pseudocapacitive Storage Limit to Enabling All-Climate, High Energy/Power Density and Durable Zn-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304400
DOI: 10.1002/anie.202304400
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202304400
8. Angew：用于高性能锂金属电池的弹性固体电解质和锂负极之间的化学键合超保形层
尽管锂金属电池(LMB)中使用的大多数固态电解质已经实现了高离子电导率，但由于高界面阻抗和无限体积，固态电解质和锂负极之间快速稳定的锂离子传输仍然是一个巨大的挑战金属锂的变化。在这项工作中，北京化工大学Feng Wang，Jin Niu，Yongzheng Shi开发了一种化学气相氟化方法，以在橡胶衍生的电解质上建立亲锂表面，从而在电化学循环后形成弹性、超薄和机械一体化的富LiF层。
本文要点：
1）由此产生的超共形层以化学方式连接电解质和锂阳极，并在运行过程中保持动态接触，从而促进锂离子快速稳定地跨界面传输，并促进均匀的锂沉积并抑制电解质成分与金属锂之间的副反应。
2）包含新型电解质的LMB具有2500小时的超长循环寿命，并在锂对称电池中提供1.1 mAcm-2的高临界电流密度，并在全电池中显示出超过300次循环的良好稳定性。
Na Yang, et al, A Chemically Bonded Ultraconformal Layer between the Elastic Solid Electrolyte and Lithium Anode for High-performance Lithium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304339
DOI: 10.1002/anie.202304339
https://doi.org/10.1002/anie.202304339
9. Angew：烯烃加氢甲酰化单中心 Rh1/多孔有机聚合物催化剂的硫中毒和自恢复
即使在 ppm 级别，硫中毒和再生也是金属催化剂面临的全球性致命挑战。关于单金属中心催化剂的硫中毒及其再生的研究较少。在此，中科院大连化物所Yunjie Ding，Li Yan，Wenrui Dong首次在工业化的单 Rh 位点催化剂 (Rh1/POPs) 上展示了硫中毒和自恢复。
本文要点：
1）在乙烯加氢甲酰化的 1000 ppm H2S 共进料中观察到 Rh1/POPs 的周转频率从 4317 h-1 降低到 318 h-1，但在去除 H2S 后它自行恢复到 4527 h-1，而铑纳米颗粒表现出较差的活性和自我恢复能力。
2）H2S 降低了单个 Rh 原子的电荷密度并降低了其吉布斯自由能，形成了非活性 (SH)Rh(CO)(PPh3-frame)2，它可以再生为活性 HRh(CO)(PPh3-frame)2 去除 H2S 后。
3）研究人员强调了机制和与硫相关的构效关系。该工作为单原子催化剂催化科学中的多相乙烯加氢甲酰化和硫中毒再生提供了前瞻性认识。
Siquan Feng, et al, Sulfur Poisoning and Self-Recovery of Single-Site Rh1/Porous Organic Polymer Catalysts for Olefin Hydroformylation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304282
DOI: 10.1002/anie.202304282
https://doi.org/10.1002/anie.202304282
10. ACS Nano综述：一氧化氮纳米药物的治疗应用
福建师范大学黄维院士、杨震教授和美国国立卫生研究院Albert Jin对一氧化氮纳米药物的治疗应用相关研究进行了综述
本文要点：
1）一氧化氮(NO)是一种广泛存在于人体内的气态递质，具有调节血管舒张、免疫反应、炎症、神经传递等重要功能。亚硝酸盐供体在临床上被用于治疗心绞痛、心力衰竭、肺动脉高压和勃起功能障碍。由NO具有多种重要的生物学功能，因此其也可以进一步被用于治疗肿瘤、细菌/生物膜和其他感染、伤口愈合、眼病和骨质疏松症。然而，由于难以控制NO的血液循环和释放及其不到5秒的半衰期，因此如何递送NO成为了一项极具挑战性的难题。随着先进的生物技术和纳米医学的发展，通过物理包埋或化学偶联等方法将NO供体包装于多功能纳米载体中的策略已被广泛报道，它们也能够表现出更高的治疗效果和更少的副作用。
2）作者在文中综述了NO纳米药物的最新应用、治疗机制以及NO纳米药物在未来科学研究中的应用前景和临床转化所面临的挑战。由于NO能够抑制传染性微生物(包括COVID-19冠状病毒和疟疾寄生虫)中DNA和RNA的复制，因此作者也重点介绍了NO纳米药物在对抗新冠大流行方面的重要潜力，旨在为NO纳米药物的设计策略和应用提供深入的见解和指导。
Zhixiong Wang. et al. Advanced Nitric Oxide Generating Nanomedicine for Therapeutic Applications. ACS Nano. 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c02303
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02303
11. ACS Nano：CoP2O6 辅助铜/碳催化剂用于将 CO2 电催化还原为甲酸盐
通过在水性介质中电化学还原CO2(CO2ER)将CO2还原为增值化学品和燃料，被认为是储存间歇性可再生能源和缓解能源危机的潜在方法。铜基催化剂是CO2ER中常用的电催化剂。然而，选择性一直是一个难以解决的问题，尤其是在C1产品的生产方面。近日，青岛科技大学Jing Guan，河北科技大学Aibing Chen使用ZIF-67的金属有机骨架作为碳前驱体，制备了锚定在CoP2O6和Cu复合催化剂(CoP2O6/HCS-Cu)上的中空N掺杂碳球。
本文要点：
1）在确保Cu/C异质界面的同时，CoP2O6物种的引入提高了电流密度，并在使用Cu基催化剂时促进了甲酸盐的形成。
2）可以通过改变引入的铜量来调节钴与铜的比例。在合适的比例下，与许多其他铜基催化剂相比，所制备的催化剂具有高电流密度和良好的法拉第效率，可用于从CO2ER制备甲酸盐。
3）此外，计算表明，N掺杂的碳骨架和CoP2O6物种是促进使用Cu基催化剂制备甲酸盐的重要因素。
Juan Du, et al, CoP2O6‑Assisted Copper/Carbon Catalyst for Electrocatalytic Reduction of CO2 to Formate, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.2c12426
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12426
12. ACS Nano：超低温大容量固体锌空气电池边基态Mn-N4-C12位吸附能的优化
高容量和高能效的锌空气电池(ZABS)在实际苛刻的应用中具有良好的性能，其瓶颈主要来自氧催化动力学的迟缓和锌/电解液界面的不稳定。在本工作中，中南大学雷永鹏教授合成了N掺杂缺陷碳催化剂(Mn1/NDC)负载的边缘配位的Mn-N4-C12配位催化剂，表现出良好的氧还原/析氧反应(ORR/OER)的双功能性能，其低能隙为0.684 V。
本文要点：
1）理论计算表明，边缘配位的Mn-N4-C12配位的ORR/OER最低，这是由于OH*的吸附自由能降低所致。
2）基于Mn1/NDC的水性ZABS具有令人印象深刻的倍率性能、超长的放电寿命和出色的稳定性。值得注意的是，组装的固体ZABs表现出1.29 Ah的高容量，8 mAcm−2的大临界电流密度，以及在−40 °C下强劲的循环稳定性和优异的能量效率，这应该归功于Mn1/NDC和防冻固态电解液良好的双功能性能。同时，具有高极性的亲锌纳米复合材料SSE具有稳定的界面兼容性。
这项工作不仅突出了超低温大容量ZABs用氧电催化剂原子结构设计的重要性，而且促进了恶劣条件下可持续发展的锌基电池的发展。
Qichen Wang, et al, Edge-Hosted Mn‑N4‑C12 Site Tunes Adsorption Energy for Ultralow-Temperature and HighCapacity Solid-State Zn-Air Battery, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c02521
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02521
