1. Chem. Soc. Rev.：MOF薄膜的阴极沉积机理及应用
金属-有机框架（MOF）薄膜可用于离子/分子筛选、传感、催化和储能，但迄今为止还没有大规模应用。其中一个原因是缺乏方便和可控的制造方法。近日，鲁汶大学Jan Fransaer、浙江大学Zhang Xuan综述研究了MOF薄膜的阴极沉积机理及应用。
本文要点：
1) 作者回顾了MOF膜的阴极沉积，与其他报道的技术相比，它更具应用优势例如，操作简单、条件温和和可控的MOF膜厚度/形态。作者讨论了MOF膜的阴极沉积机制，该机制包括有机连接体的电化学触发去质子化和无机构建块的形成。
2) 随后，作者介绍了阴极沉积MOF膜的主要应用，旨在展示该技术的广泛应用。最后，作者给出了MOF薄膜阴极沉积的剩余问题和展望，以推动其未来的发展。
Sijie Xie, et al. Cathodic deposition of MOF films: mechanism and applications. Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D3CS00131H
https://doi.org/10.1039/D3CS00131H
2. Science Advances：可自主运动MOF纳米机器可实现主动靶向线粒体的癌症治疗
细胞内细胞器，如线粒体，是一种新兴的治疗靶点，具有选择性靶向性和疗效。然而，由于实现细胞内控制推进的难度非常大，可进入亚细胞水平细胞器的纳米机器的发展依然十分有限。汕头大学吴松、深圳大学附属第三医院Songsong Tang和加州理工学院Wei Gao报道了一种能够主动进行线粒体靶向药物递送的自主纳米机器人。
本文要点：
1）在该机器人系统中，作者将线粒体趋化性阿霉素三苯基鏻（DOX-TPP）封装在沸石咪唑盐框架67（ZIF-67）纳米颗粒内。在TPP阳离子存在的情况下，催化ZIF-67体可以分解肿瘤细胞内过表达的过氧化氢，从而产生有效的细胞内线粒体趋化运动。
2）这种纳米机器人可增强靶向给药作用，以诱导线粒体介导的细胞凋亡和线粒体失调，从而提高抗癌效果和抑制癌症细胞转移。
Xiqi Peng, et al. Autonomous metal-organic framework nanorobots for active mitochondria-targeted cancer therapy. Science Advances. 2023
DOI：10.1126/sciadv.adh1736
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1736
3. Nature Commun.：一种用于鉴别气体检测的化学电阻电位多元传感器
能够检测和识别有害气体的高效气体传感器对于众多应用至关重要。传统的单输出传感器阵列目前受到漂移、尺寸大和成本高等问题的限制。在这里，中科大Jianxin Yi报道了一种具有多个化学电阻和电位输出的传感器，用于判别气体检测。
本文要点：
1）这种传感器适用于范围广泛的半导体电极和固体电解质，可以通过调整材料组合和条件来定制和优化传感模式。
2）通过配备具有反向电位极性的混合导电钙钛矿电极来提高传感器性能。具有双敏感电极的概念传感器实现了对湿度和七种有害气体（2-乙基己醇、乙醇、丙酮、甲苯、氨、一氧化碳和二氧化氮）的卓越三维（亚）ppm 感测和辨别，并能够实现准确和火灾隐患预警。
研究发现为设计简单、紧凑、廉价且高效的多变量气体传感器提供了可能性。
Zhang, H., Zhang, Z., Li, Z. et al. A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection. Nat Commun 14, 3495 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-39213-x
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39213-x
4. Joule：混合电荷存储中阴极和阳极之间的耦合
混合电荷存储作为一种极具潜力的电荷存储方法，由于其结合了二次电池和电化学电容器的机制，使其具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命。然而，阴极和阳极电荷存储机制的差异以及由此产生的强耦合使其不可能在所有情况下都能很好地匹配阴极和阳极。为此，研究人员通过研究电池配置、材料设计、电解质成分等来匹配混合电荷存储器件的阴极和阳极，但没有从电化学角度进行完整的理解和分析。为了更好地指导和促进混合电荷存储的发展，中科院金属所李峰、Sun Zhenhua、郑州大学Xu Qun以混合电容器为典型案例，结合主流电化学系统、策略和材料分析，对阳极和阴极的匹配和耦合进行了讨论分析。
本文要点：
1) 作者从以下几个方面进行讨论：首先，电荷存储机制与阴极和阳极匹配所涉及的主要问题，以及电势和零电压电势的“自匹配”，被认为是耦合的基础。其次，从电极的电化学行为和电势范围的角度，作者分析了每次匹配之间耦合的冲突和相关性，并讨论了在特定匹配过程中面临的问题和解决方案。
2) 此外，从耦合关系的角度分析了实际复杂电化学系统的匹配问题。最后，作者提出了混合电荷存储的设计和开发，以及未来的研究思路，还涉及机器学习在电极匹配和耦合中的应用。
Tianzhao Hu, et al. Coupling between cathode and anode in hybrid charge storage. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.021
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.021
5. Joule：用于直接空气捕获的吸附剂涂层碳纤维
电驱动变压吸附直接空气捕获（DAC）是一种新兴技术，因为它简单易与可再生电力能源匹配。在此，佐治亚理工学院Ryan P. Lively报道了用于直接空气捕获的吸附剂涂层碳纤维。
本文要点：
1) 作者通过辊对辊工艺制备吸附剂涂层的碳纤维，该工艺表现出约1.2 mmol gfiber−1的400 ppm CO2吸附。该纤维在施加电势时产生焦耳热，并在1分钟内达到CO2再生温度。DAC模块在直接施加电势的情况下表现出快速的电热CO2解吸，释放吸附CO2的速度是外部驱动热解吸的六倍。
2) 吸附剂涂层碳纤维的简单性和模块性及其通过ETSA的快速吸附/解吸循环具有提高DAC系统生产率的潜力。中试规模ETSA-DAC系统的技术经济分析预计总成本约为160$tCO2−1，解吸过程中对环境的对流能量损失仅占焦耳热的7%。
Won Hee Lee, et al. Sorbent-coated carbon fibers for direct air capture using electrically driven temperature swing adsorption. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.016
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.016
6. Joule：用于p-i-n基FAPbI3钙钛矿太阳能模块可扩展加工的无空穴埋层界面
碘化甲脒铅（FAPbI3）已成为钙钛矿太阳能电池（PSC）中最具潜力钙钛矿半导体之一，其具有高功率转换效率（PCE）和良好的稳定性。然而，只有少数报告涉及FAPbI3钙钛矿太阳能模块的可扩展加工和制造。在这里，卡尔斯鲁厄理工学院Bahram Abdollahi Nejand、Ulrich W. Paetzold报道了用于p-i-n基FAPbI3钙钛矿太阳能模块的可扩展加工无空穴埋层界面。
本文要点：
1) 该无空穴钙钛矿埋层界面能够将实验室规模的太阳能电池（<1 cm2）升级为小型模块尺寸（>10 cm2）。在钙钛矿薄膜的真空辅助生长（VAG）控制期间，适度的N2流以及使用MACl作为添加剂的组合消除了叶片涂覆大面积FAPbI3层中的界面空隙。
2) 此外，在叶片涂覆的PSC（0.105 cm2）和完全可扩展的模块（12.25 cm2的孔径面积和96.3%的几何填充因子）中分别实现20.0%和18.3%的PCE。这促进了基于FAPbI3钙钛矿光伏的发展。
Hu Hang, et al. Void-free buried interface for scalable processing of p-i-n-based FAPbI3 perovskite solar modules. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.017
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.017
7. Angew：多金属氧酸盐纳米团簇可实现生物正交催化选择性疗法
多金属氧酸盐（POMs）可以进行可逆的多电子氧化还原转化，因此可用于调节金属纳米颗粒的电子环境以进行催化作用。中科院长春应化所曲晓刚设计合成了铜（Cu）掺杂的钼（Mo）基POM纳米团簇（Cu-POM NCs），其可对病理性酸性微环境和H2S进行响应，从而作为生物正交催化剂实现选择性抗生物膜治疗。
本文要点：
1）当Cu-POM NCs到达酸性细菌生物膜时，它们会自行组装成更大的聚集体，并通过CuAAC反应合成抗菌分子。同时，病原体中的H2S可激活Cu-POM NCs的NIR-II光热效应。
2）细菌H2S的消耗有利于破坏生物膜，抑制细菌耐受性，并减少持久性细菌的数量。
3）作者首次将具有结构优势的POM与高效和病理响应性CuAAC反应结合，为基于生物正交化学的前药激活提供了思路。
Huisi Zhao, et al. A Polyoxometalate-Based Pathologically Activated Assay for Efficient Bioorthogonal Catalytic Selective Therapy. Angew. 2023
DOI：10.1002/anie.202303989
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202303989
8. AM: 扭曲双层石墨烯中原子图案的自上而下制造
原子级工程通常涉及自下而上的方法，利用温度、分压和化学亲和力等参数来促进原子的自发排列。这些参数是全局应用的，导致原子尺度特征概率地散布在整个材料中。在自上而下的方法中，材料的不同区域暴露于不同的参数，导致结构变化随分辨率的规模而变化。近日，橡树岭国家实验室Stephen Jesse和Ondrej Dyck结合了全局和局部参数在像差校正扫描透射电子显微镜 (STEM) 中的应用，以展示扭曲双层石墨烯中原子的原子级精确图案化。
本文要点：
1）聚焦电子束用于通过从石墨烯晶格中控制碳原子的喷射来定义外来原子的附着点。样品环境与附近的源材料分阶段进行，这样样品温度可以引起源原子在样品表面的迁移。
2）在这些条件下，电子束（自上而下）使石墨烯中的碳原子通过扩散吸附原子（自下而上）自发地被替换。使用基于图像的反馈控制，任意模式的原子和原子簇附着在扭曲的双层石墨烯上，人机交互有限。
3）研究人员通过第一性原理模拟探讨了衬底温度对吸附原子和空位扩散的作用。
Ondrej Dyck, et al, Top-down fabrication of atomic patterns in twisted bilayer graphene, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202302906
https://doi.org/10.1002/adma.202302906
9. AEM：阐明预锂化在硅基阳极中对界面稳定的作用
预锂化作为补偿初始循环中锂库存损失的一种简便有效的方法，在阳极和阴极方面都取得了长足的进步。然而，很少有研究致力于预锂化对硅基负极长期循环界面稳定性的影响。近日，加州大学圣地亚哥分校孟颖教授介绍了对SiOx预锂化过程中形成的界面的深入定量分析，并将结果与Si阳极的预锂化进行了比较。
本文要点：
1）局部结构探针结合详细的电化学分析表明，在预锂化的SiOx和Si阳极上均形成了特征性的镶嵌界面。这种包含多个硅酸锂相的镶嵌界面与没有预锂化形成的固体电解质界面(SEI)有着根本的不同。
2）硅酸锂的理想导电性和机械性能可提高两种预锂化阳极的循环稳定性。由于氧的参与，硅酸锂的比例更高，预锂化的SiO1.3阳极将全电池的初始库仑效率提高到94%，并在200次循环后提供良好的循环保持率(77%)。
这项工作中提供的见解可用于进一步优化未来高能量密度电池中基于高Si负载量（>70%重量）的阳极。
Shuang Bai, et al, Elucidating the Role of Prelithiation in Si-based Anodes for Interface Stabilization, Adv. Energy Mater. 2023, 2301041
DOI: 10.1002/aenm.202301041
https://doi.org/10.1002/aenm.202301041
10. AEM：室温全固态锂金属电池中的高能量密度富硫MoS6基纳米复合材料
全固态锂硫电池因其高能量密度和优异的安全性而被认为是一种极具潜力的能源设备。在此，中国科学院Yao Xiayin、中国科学技术大学余彦设计了一种高能量密度的富硫MoS6基纳米复合材料，其中MoS6纳米球通过湿化学方法均匀地锚定在碳纳米管（CNTs）上，从而实现了优异的电子导电性和减少的体积变化。
本文要点：
1)在MoS6-CNT20的表面原位涂覆纳米尺寸的Li7P3S11电解质，可以实现紧密的界面接触并形成纳米级的电子/离子传输网络。结果表明，MoS6-CNT20@15%Li7P3S11复合材料具有高的电子电导率（1.7×10−1 S cm−1）和离子电导率（6.7×10−4 S cm−2），与MoS6相比分别提高了8个和3个数量级。Li/Li6PS5Cl/MoS6-CNT20@15%Li7P3S11电池在0.1 A g−1下的初始放电容量为1034.32 mAh g−1。
2) 此外，活性材料可以实现1640 Wh kg−1的超高可逆能量密度，这是所有过渡金属硫化物阴极中最高的。此外，在0.5 A g−1下，经过1000次循环后，其可逆容量为550.00 mAh g−1，表明富含硫的MoS6基纳米复合材料是下一代全固态锂电池的一种高能量密度阴极材料。
Mengli Yang et.al High Energy Density Sulfur-Rich MoS6-Based Nanocomposite for Room Temperature All-Solid-State Lithium Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300962
https://doi.org/10.1002/aenm.202300962
11. AEM：具有受控界面的 N–NaTaO3@Ta3N5 核壳异质结促进光催化整体水分解
Ta3N5是一种很有前途的光催化水制氢材料，因为它具有适合太阳能收集和整体水分解的能带结构，但其应用受到严重的电荷复合和非平衡氧化还原能力的限制。
在此，西安交通大学Maochang Liu，湖南大学Hongwen Huang报道了一种通过立方NaTaO3的氮化制备的原子级N掺杂NaTaO3@Ta3N5(N–NaTaO3@Ta3N5)核壳立方体。
本文要点：
1）核-壳异质结立方体展示了光催化全水分解产生的H2和O2的高效化学计量演化，在没有任何助催化剂的情况下，在550nm处的量子效率为2.18%。
2）高性能依赖于厚度仅为≈5nm的Ta3N5壳，这可以延长光生电荷的寿命。此外，核-壳异质结显示出I型带排列，可以引导电荷从N-NaTaO3平滑地流动到Ta3N5，特别是在界面处共享的公共Ta原子的帮助下。
3）通过原位沉积Rh@Cr2O3核壳助催化剂，该效率可以进一步提高到6.28%，这是报道的超过Ta3N5基光催化剂的最高值之一。该研究为构建结构精准的异质结提供了一条有前途的途径，该异质结具有可控的电荷转移行为，可用于光催化全水分解。
Kejian Lu, et al, N–NaTaO3@Ta3N5 Core-Shell Heterojunction with Controlled Interface Boosts Photocatalytic Overall Water Splitting, Adv. Energy Mater. 2023, 2301158
DOI: 10.1002/aenm.202301158
https://doi.org/10.1002/aenm.202301158
12. ACS Nano：等离子体纳米系统用于热载体驱动催化反应的局部光化学纳米分析
对光催化系统反应性的纳米级研究对于从根本上理解和改进其设计和适用性至关重要。鉴于此，帕拉茨基大学的Olivier Henrotte和Alberto Naldoni等提出了一种光化学纳米复制技术，该技术以纳米精度解锁了等离子体热载流子驱动的光催化反应过程中分子产物的局部空间检测。
本文要点：
1）通过将该方法应用于Au/TiO2等离子体光催化剂，从实验和理论上确定，更小、更致密的Au纳米颗粒阵列在热空穴驱动的光催化中表现出较低的光学贡献，量子效率与群体异质性密切相关。正如预期的那样，氧化还原探针氧化的最高量子产率在等离子体峰处实现。
2）研究单个等离子体纳米二极管，揭示了氧化和还原产物以亚波长分辨率（～200 nm）进化的区域，说明了这种纳米系统的双极行为。
3）这些结果为在纳米尺度上进行定量研究开辟了道路，以评估低维材料在各种化学反应中的光催化反应性。
Olivier Henrotte, et al. Local Photochemical Nanoscopy of Hot-Carrier-Driven Catalytic Reactions Using Plasmonic Nanosystems. ACS Nano Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.3c01009
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01009
