1. Science Advances：IrOx·nH2O晶格水促进高性能膜电解水
如何解决OER催化剂的催化活性和催化剂的稳定性之间的均衡问题具有非常大的挑战和困难。晶化IrO2具有非常好的稳定性，但是催化活性非常弱；无定形IrOx具有优异的催化活性，但是牺牲了稳定性。有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋、郑尧等报道通过修饰晶格水的IrOx·nH2O将晶体和无定形两种材料结合，其中修饰晶格水的IrOx·nH2O具有类似锰钡矿（hollandite）的短程规则结构。1）验证IrOx·nH2O能够显著提高分解水的性能，并且具有优异的稳定性（>5700 hrs, ~8 month）和创纪录的稳定数目（1.9×107 nO nIr-1）。2）验证晶格水是可持续并且能够快速进行氧交换的活性氧物种，与经典的吸附水氧化机理或者晶格氧机理不同，晶格水分子促进OER反应的机理能够改善催化活性和稳定性，同时没有明显的结构损坏。通过IrOx·nH2O作为阳极电催化剂，构筑了高性能PEMWE分解水器件，在60 ℃时，电流密度达到1 A cm-2所需的电势为1.77 V，稳定工作时间达到600 hrs。
Jun Xu, et al, IrOx·nH2O with lattice water–assisted oxygen exchange for high-performance proton exchange membrane water electrolyzers, Sci Adv 2023DOI: 10.1126/sciadv.adh1718https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1718
2. PNAS：金属间Pd3Pb的级联轨道取向杂化促进Li-O2电池的电催化
具有精细电子结构的催化剂有利于促进析氧反应（OER）动力学和降低锂-氧（Li-O2）电池的充电过电位。然而，将催化剂内部的轨道相互作用与催化剂和中间体之间的外轨道耦合桥接起来，以增强OER催化活性仍然是一个巨大的挑战。在此，北京大学郭少军报道了一种级联轨道取向杂化，即金属间Pd3Pb中的合金化杂化，然后是低能Pd原子和反应中间体之间的分子间轨道杂化，其可以大大提高Li-O2电池中的OER电催化活性。1) Pb和Pd在两个轴上的定向轨道杂化首先降低了金属间化合物Pd3Pb中Pd原子的d带能级；在充电过程中，Pd的低4dxz/yz和4dz2轨道进一步与锂过氧化物（LiO2）（关键反应中间体）的2π*和5σ轨道杂化，最终导致反键能级降低，从而削弱了对LiO2的轨道相互作用。2) 因此，金属间Pd3Pb中的级联轨道取向杂化显著降低了活化能并加速了OER动力学。基于Pd3Pb的Li-O2电池在1000 mAh g−1的固定容量下表现出0.45 V的低OER过电位和175次循环的优异循环稳定性。
Zhou Yin, et al. Cascaded orbital–oriented hybridization of intermetallic Pd3Pb boosts electrocatalysis of Li-O2 battery. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2301439120https://doi.org/10.1073/pnas.2301439120
3. Chem：环己烯衍生物开环复分解均聚制备化学可循环氧保护聚合物
六元环烯烃的开环复分解聚合（ROMP）由于其具有低的环应变能（RSEs），使其一直极具挑战性。在这里，韩国科学技术院Soon Hyeok Hong实现了环己烯衍生物的均聚，以生产富氧、化学可回收的聚合物。1)该聚合是通过利用精心设计的环己烯单体来增加环应变能实现的。具体而言，作者将邻位反式环己烯二醇的1,2-二醇基团转化为碳酸酯基团，并将其用于高效和可控的聚合。2) 所得的聚合物在主链上具有稠合的环状碳酸酯基团，通过将其水解可以在每六个碳处产生具有1,2-二醇结构的羟基聚合物。此外，闭环回收通过闭环复分解解聚（RCMD）回到邻位反式环己烯二醇来证明。开环回收也可以通过氧化裂解聚合物的1,2-二醇基团来生产α，ω-二羧酸。化学可回收和结构明确的1,2-二醇聚合物具有高水解稳定性和优异的氧气保护性能。
Kyungmin Choi and Soon Hyeok Hong, Chemically recyclable oxygen-protective polymers developed by ring-opening metathesis homopolymerization of cyclohexene derivatives. Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.05.038https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.05.038
4. Angew：木质素衍生碳上的 Ru-FeNi 合金异质结作为双功能电催化剂用于高效整体水分解
合理设计高效、稳定、廉价的析氧和析氢双功能电催化剂是实现电解水解制氢的关键。近日，广东工业大学Yanlin Qin，Xueqing Qiu采用自组装沉淀法和原位热解法制备了木质素炭包裹的Ru纳米粒子和FeNi合金异质结催化剂(Ru-FeNi@NLC)。1）所设计的催化剂在10 mA cm−2时表现出良好的性能，HER的过电位为36 mV，OER的过电位为198 mV，总裂水仅需1.48V。2）实验结果和DFT计算表明，独特的N掺杂木质素衍生碳层和Ru-FeNi异质结有助于优化电子结构，促进电子转移，平衡吸附/脱附过程中反应物和中间体的自由能，并显著降低HER和OER速率决定步骤的反应能垒，从而改善反应动力学。本工作为构建高活性、高稳定性、高性价比的催化剂提供了一种新的基于可再生生物质的原位热解掺杂策略。
Xuliang Lin, et al, Ru-FeNi Alloy Heterojunctions on Liginin-derived Carbon as Bifunctional Electrocatalysts for Efficient Overall Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202306333DOI: 10.1002/anie.202306333https://doi.org/10.1002/anie.202306333
5. AM：Levwis酸促进离子交换诱导的多功能无填料PEDOT:PSS水凝胶具有超高电导率
具有类生物组织机械性能的高导电水凝胶由于其良好的生物相容性、可变形性和稳定性而在新兴的水凝胶生物电子领域引起了极大的兴趣。全聚合水凝胶可能表现出与生物组织相当的杨氏模量。然而，大多数这些无填料水凝胶的电导率较低，<10 S/cm，这限制了它们在数字电路或生物电子设备中的广泛应用。在这项工作中，西安交通大学Hong Wang报道了一系列金属卤化物掺杂的聚（3,4-乙烯二氧基噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT：PSS）水凝胶，其超高电导率高达547 S/cm，即1.5-104，比之前报道的无填料聚合物水凝胶高出数倍。1）理论计算表明，PEDOT:PSS与金属卤化物之间的离子交换对促进水凝胶中的相分离发挥了重要作用，从而导致超高的电导率。2）高电导率导致多功能水凝胶在热电、电磁屏蔽、焦耳热和传感方面具有高性能。因此，这种具有超高导电性和各种变形稳定性的柔性和可拉伸水凝胶在软生物电子设备和可穿戴电子产品中具有广阔的前景。
Hong Wang, et al, Multifunctional filler-free PEDOT:PSS hydrogels with ultra-high electrical conductivity induced by Levwis acid promoted ion exchange, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302919https://doi.org/10.1002/adma.202302919
6. AM：传统非荧光聚合物：用于数据存储和多维的非常规安全油墨
依靠荧光/磷光分子的传统安全油墨由于其简单的读出方案（即紫外线照射）和伪造技术的进步而面临着越来越大的伪造或篡改风险。近日，中科院福建物构所Weiguo Huang开发了一种基于非荧光聚合物通过“锁密钥”机制的多维数据加密方法。1）非荧光隐形聚合物墨水充当数据加密的“锁”，而可以通过程序发射独特地照亮聚合物墨水的反刚性变色荧光团是解密的“钥匙”。解密数据的荧光发射由聚合物化学结构、分子量、拓扑、共聚物序列和相结构规定，与荧光团的固有发射相比，显示出不同的强度、波长和手性。2）因此，数据经过三重加密，自然获得了很高的安全级别。例如，在基于三聚合物的数据加密矩阵中，20,000 个密钥中只有一个可以访问 40,000,000 个可能输出中唯一正确的读数。请注意，缺乏抗刚性变色性的荧光团无法选择性地点亮墨水并且无法进行数据解密。此外，聚合物的多样化拓扑、不太明确的结构和随机螺旋形状使得它们不可能被模仿。这项工作为安全墨水提供了新的设计，并提高了数据安全水平，超出了传统荧光墨水的范围。
Yao Ling, et al, Conventional Non-Fluorescent Polymers: Unconventional Security Inks for Data Storage And Multi-Dimensional Photonic Cryptography, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202303641https://doi.org/10.1002/adma.202303641
7. AM：基于微流体湿熔纺丝化学的坚固 PANI@MXene/GQDs 纤维织物电极
二维（2D）过渡金属碳化钛（Ti3C2TX）作为一种有前景的电池和超级电容器候选材料，表现出了优异的电化学性能，但由于其形貌结构差、机械性能低、工艺昂贵，难以满足实际应用。在这里，南京工业大学Su Chen，合肥工业大学沈益忠提出了一种基于微流湿熔纺丝化学（MWSC）的有效方法来构建MXene基纤维织物（MFF）的分层结构，从而获得具有超强韧性、高导电性和易于制备的MFF电极。可加工性能。1）首先，由石墨烯量子点（GQD）和MXene纳米片构建的点片结构在微流控器件的微通道中具有多锚相互作用以增强MXene纤维的机械强度。2）其次，通过MWSC工艺组装的Ti3C2TX/GQDs织物的交错纤维网络结构增强了整个织物的变形能力。3）最后，通过聚苯胺（PANI）纳米纤维的原位聚合生长构建的PANI@Ti3C2Tx/GQDs的核壳结构为动力学迁移和离子积累提供了更多的离子可及路径和位点。4）通过形貌和微结构设计，该策略对导电织物电极的大规模制备具有指导意义，并为同时提高导电织物电极的机械强度和电化学性能提供了可行的解决方案。
Hui Qiu et al, Robust PANI@MXene/GQDs based fibre fabric electrodes via microfluidic wet-fusing spinning chemistry, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302326https://doi.org/10.1002/adma.202302326
8. AM：将介电表面效应转化为体积效应以获得高输出能量
提高输出能量和耐用性对于摩擦纳米发电机（TENG）的实际应用仍然是一个巨大的挑战。由于摩擦起电和静电感应的界面效应，具有较高介电常数的较薄薄膜可产生较高的输出；然而，它们对于实际应用来说并不耐用。在此，重庆大学Chenguo Hu，Zhengyong Huang通过采用毫米厚的介电薄膜，内部具有多孔网络结构，将介电表面效应转变为体积效应，使得电荷可以在网络的表面状态中跳跃。1）介电薄膜内部的电荷迁移是影响厚膜TENG输出的关键因素，基于此，每个工作阶段都遵循电压-电荷图中的能量最大化原则。2）1 mm厚度的聚氨酯泡沫薄膜TENG在环境条件下的最大峰值功率密度和平均功率密度分别达到40.9 W m−2 Hz−1 和20.7 W m−2 Hz−1 ，输出电荷密度是具有相同厚度的聚四氟乙烯薄膜TENG的5.14倍。3）经过 200,000 次操作循环后，旋转模式 TENG 实现了超强耐用性。这项研究确定了 TENG 中使用的厚介电薄膜的物理机制，并为提高 TENG 的输出和耐用性提供了一种新方法。
Shaoke Fu, et al, Conversion of dielectric surface effect into volume effect for high output energy, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302954https://doi.org/10.1002/adma.202302954
9. AM：顺序分子掺杂空穴导体可实现 >23% 的钙钛矿太阳能电池，并具有 3000 小时的运行稳定性
尽管基于溶液处理的掺杂 Spiro-OMeTAD 的空穴传输层 (HTL) 因其在 n-i-p 钙钛矿太阳能电池 (PSC) 中的卓越性能而非常受欢迎和有效，但其可扩展应用仍然因化学稳定性差和可扩展性不满意。从本质上讲，离子盐的挥发性成分和吸湿性通常会导致形态变形，从而降低器件效率和稳定性。在此，厦门大学Jinbao Zhang和Li Yang，广东工业大学Xiaoli Zhang战略性地引入一种简单有效的分子注入辅助顺序掺杂（MISD）方法来调节有机薄膜的空间掺杂均匀性，并制造所有蒸发的Spiro-OMeTAD层，其中实现了无相分离的HTL，同时具有高分子密度、均匀的掺杂成分和优异的光电特性。1）由此产生的基于 MISD 的器件达到了创纪录的 23.4% 的功率转换效率 (PCE)，这是所有采用蒸发式 HTL 的 PSC 中报道的最高值。2）同时，未封装的器件在空气中保持 90% 以上的初始 PCE 达 5200 小时，并在照明下以最大功率点工作 3000 小时后，稳定性显着增强。该方法提供了一种简便的方法来制造坚固可靠的 HTL，从而开发高效稳定的钙钛矿太阳能电池。
Guozheng Du, et al, Sequential molecule-doped hole conductor to achieve >23% perovskite solar cells with 3000-hour operational stability, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202303692.https://doi.org/10.1002/adma.202303692
10. AM：通过纳米级范德华异质结到同质结的转变实现可调、宽温和宏观超润滑性
实现范德华（vdW）纳米粉末的宏观超润滑性特别具有挑战性，因为在摩擦前难以形成有序结，并且多个纳米尺寸结之间摩擦引起的复杂接触重构。在这里，中科院兰州化物所Junyan Zhang，Yongfu Wang报道了一种通过石墨烯边缘氧（GEO）掺入实现 vdW 纳米粉末到异质结转换的简便方法。1）GEO有效削弱了vdW纳米粉末的面外边缘-边缘和面内平面-边缘状态，导致磨球上纳米级同质结和异质结的共存结构。当在类金刚石碳表面上滑动时，球支撑结构通过无数纳米级结之间的异质结到同质结的转变来控制宏观超润滑性。2）此外，该转变指导了超润滑性的可调设计，在较宽的负载、速度和温度（-200~300 ℃）范围内实现超润滑性（μ~0.005）。3）原子模拟揭示了 vdW 纳米粉末向异质结的 GEO 增强转化，并证明了异质结到同质结转变的超润滑机制。该研究结果对于结构超润滑的宏观放大和工程应用具有重要意义。
Xing Yang, et al, Tunable, wide-temperature and macroscale superlubricity enabled by nanoscale van der Waals heterojunction-to-homojunction transformation, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202303580.https://doi.org/10.1002/adma.202303580
11. AM：静电吸引自递送siRNA和光诱导自逃逸策略用于实现协同基因治疗
小干扰RNA (siRNA)在抑制基因表达和治疗包括癌症在内的多种危及生命的疾病等方面具有巨大的应用前景。然而，如何实现对siRNA的有效递送及其溶酶体逃逸仍然是阻碍siRNA治疗有效性的关键挑战。有鉴于此，大连理工大学樊江莉教授将阳离子光敏剂(NB-Br)接枝到polo样激酶1 (PLK1) siRNA上，以形成两亲性siRNA-光敏剂偶联物(siPLK1-NB)，该偶联物可通过静电吸引自组装成纳米颗粒(siPLK1-NB NPs)。1）研究发现，siPLK1-NB NPs能够被细胞快速有效地内吞，并且可在多种荷瘤小鼠模型中表现出优异的肿瘤靶向性。当siPLK1-NB NPs位于肿瘤细胞的溶酶体内部时，其在光激活作用下会产生活性氧(ROS)以破坏溶酶体膜结构，进而促进siRNA从溶酶体中逃逸。2）在光照射下，siPLK1-NB NPs可以下调PLK1的表达和诱导光动力杀伤，进而有效抑制体内外肿瘤细胞的生长。综上所述，该研究能够为构建无载体siRNA递送系统提供一种新的设计策略，这也是首次有研究报道基于静电吸引的无载体siRNA递送系统。
Yuxin Yang. et al. Electrostatic Attractive Self-Delivery of siRNA and Light-Induced Self-Escape for Synergistic Gene Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202301409https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301409
12. ACS Nano：硫化物固体电解质与室温液态锂负极的稳定界面
硫化物固体电解质因其高的离子导电性、良好的机械延展性和与电极的良好界面接触而被认为是最有希望实现商业化的固体电解质之一。用硫化物组装的固体电池的欧姆电阻显著降低，但由于硫化物与电极之间的界面化学/电化学稳定性差而导致的界面阻抗高的问题很严重。因此，电池组装和循环过程中电极/硫化物SE界面的形成和演化对电池的性能有着至关重要的影响，这是电池商业化需要解决的关键问题之一。为了清楚、准确地理解硫化物SE（Li7P3S11（LPS））-有机LE（液态锂金属Li-BP-DME）电池固液界面的形成和演化机制，中科院物理所Fan Wu 采用了各种先进的表征技术研究界面，如 X 射线粉末衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、能量色散谱 (EDS)、X 射线光电子能谱 (XPS) 和飞行时间二次离子质谱 (TOF-SIMS) 。此外，通过对界面的深入研究，对有机LE/硫化物SE界面进行了有效的设计和控制。因此，有机 LE 和硫化物 SE 之间固液界面相容性这一长期挑战取得了突破。1）研究人员获得多种化学/电化学稳定、高Li+电导率和电子绝缘的界面保护层，与有机LE（液态锂金属Li-BP-DME）和硫化物SE（LPS）兼容，包括PEO-LiTFSI和βLi3PS4/S 接口层。对液态锂金属（Li-BP-DME）与保护层反应形成的SEI层进行了深入表征。2）使用两个界面保护层的硫化物SE（LPS）/界面保护层/有机LE（Li-BP-DME）对称电池获得了长循环性能。3）具有PEO-LiTFSI聚合物界面保护层的对称电池在循环近1000小时后阻抗和极化电压值仍然很小。同样，带有β-Li3PS4/S界面保护层的对称电池也能以较小的阻抗稳定循环1100小时。4）这些结果证明了两个界面保护层的有效性，可以长期稳定硫化物SE（LPS）和有机LE（Li-BP-DME）之间的固液界面。这种稳定固液界面的技术方法成功解决了硫化物SE（LPS）-有机LE（Li-BP-DME）电池体系中界面副反应的关键问题。因此，“液态锂金属（Li-BP-DME）”可以提供优异的性能，例如高安全性、优异的枝晶抑制能力、相对于Li/Li+ 0.2−0.3 V的低氧化还原电位以及12 mS cm−2的高电导率。在室温下，电池系统可以安全地长时间循环。该技术方法为解决硫化物SE和有机LE之间的固液界面相容性问题提供了有价值的方法，并且具有很大的应用前景。对于进一步提高锂电池的循环寿命和安全性具有现实意义。
Jian Peng, et al, Stable Interface between Sulfide Solid Electrolyte and Room-Temperature Liquid Lithium Anode, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c03532https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03532
