1. Nature Nanotechnology：无溶剂和氢气实现Ru/ZSM-5催化聚乙烯回收  

塑料废品污染造成的危害因为COVID-19大流行导致的医疗废品、个人防护装备、外卖包装问题变得更加严重，因此需要一种符合社会可持续发展，并且经济上合理的塑料回收方法，避免使用共反应物或者溶剂。有鉴于此，中国科学技术大学曾杰等报道Ru纳米粒子修饰HZSM-5分子筛能够在无溶剂或者氢气条件实现聚乙烯回收，生成线性分布的链式烷烃（C₁-C₆）或环烷烃（C₇-C₁₅）。

本文要点：

1）生成的烃类中，具有价值的单环烷烃占比达到60.3 mol %。机理研究发现在Ru和HZSM-5的酸位点上都能够发生聚合物分子链脱氢生成C=C化学键，通过C=C化学键的质子化在酸位点上生成碳正离子。

2）通过优化Ru和酸位点，在合适的距离上导致C=C化学键和碳正离子同时存在，从而促进生成环状烷烃，实现环烷烃的高选择性。

Junjie Du, et al, Efficient solvent- and hydrogen-free upcycling of high-density polyethylene into separable cyclic hydrocarbons, Nat. Nanotechnol. (2023).

DOI: 10.1038/s41565-023-01429-9

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01429-9

2. JACS：单晶级水收集  

金属有机框架（MOF）已成为一类易于吸收和释放水的多孔材料，使其成为现实世界大气水收集应用的优异基材。通过评估吸收的水总量和释放动力学，在总体水平上对不同 MOF 系统的性能进行了实验表征，留下了原始材料的实际上限是多少的问题。此外，最近的设备依赖于流化床反应器，该反应器在单晶（SC）水平上利用 MOF 的收集能力。近日，加州大学伯克利分校Omar M. Yaghi，慕尼黑大学Evelyn Ploetz提出了一种基于拉曼光谱的新颖方法，用于获取亚微米分辨率的水吸附等温线和动力学曲线，为在 SC 水平上探测原始 MOF 的材料行为提供了有价值的见解。

本文要点：

1）研究了原位分离的 MOF-801 颗粒，并可以通过吸附-解吸等温线和动力学曲线剖析颗粒内和颗粒间效应对 MOF-801 集水性能的影响。使用自发拉曼光谱，我们发现未受干扰的晶体材料的吸收速度快了近 20 倍。

2）基于四波混合和相干反斯托克斯拉曼散射的相关成像进一步定位了 MOF-801 内部吸收的水，并确定颗粒间凝结是本体和 SC 水平性能差异的主要来源。研究确定 MOF-801 的上限约为 91.9 L/kgMOF/天。

Adrian Fuchs, et al, Water Harvesting at the Single-Crystal Level, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c02902

https://doi.org/10.1021/jacs.3c02902

3. JACS：孔网络凝胶：具有连接金属有机多面体网络的永久多孔离子液体凝胶  

多孔液体(Pls)是一种极具吸引力的材料，因为它能够将微孔固体的固有孔隙率和液体的可加工性结合起来。大多数研究都集中在合成高孔率和低粘度的PLS上，考虑到它们在工业装置中的传输。然而，在某些实际情况下，PLS和固体吸附剂之间存在差距，要求同时具有液体特性和无泄漏的机械稳定性。在这里，我们通过展示孔网络凝胶的新概念来填补这一空白，在孔网络凝胶中，溶剂相被具有可接近孔隙率的分子网络捕获。

为了实现这一目标，京都大学Shuhei Furukawa制备了一种连接的金属−有机多面体(MOPS)凝胶，然后与离子液体(ILs)等大体积液体交换溶剂相。

本文要点：

1）被困在合成凝胶中的二甲基甲酰胺溶剂被目标IL，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐取代，由于其分子尺寸较大，反过来不能进入MOP孔。然后，可以通过热激活去除拖把腔中剩余的挥发性溶剂，从而获得具有可获得的微孔率的IL凝胶(Gel_IL)。

2）与纯净的IL相比，凝胶的二氧化碳容量大大提高。与IL的交换也对最终的凝胶性能产生了积极的影响，如力学性能和低挥发性。除了离子液体外，各种功能液体也可用于制备孔隙率可达的孔道网络凝胶，展示了它们在气体吸附或分离领域的潜在应用。

Zaoming Wang, et al, Pore-Networked Gels: Permanently Porous Ionic Liquid Gels with Linked Metal−Organic Polyhedra Networks, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03778

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03778

4. JACS：路易斯酸诱导的TEMPO可逆歧化使水铝基电池成为可能  

氮氧化物自由基如2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧(TEMPO)是典型的有机电极材料，具有氧化还原电位高、电化学反应速度快等特点，被广泛用作多价金属离子电池的正极材料。然而，由于已知氮氧自由基在酸性条件下的歧化和可能的降解，TEMPO及其衍生物尚未用于新兴的可充电铝离子电池(AIB)。在这项研究中，弗林德斯大学Zhongfan Jia ，Michelle L. Coote，浙江理工大学Kai Zhang研究了TEMPO在有机和水Lewis酸电解液中的(电)化学行为。

本文要点：

1）通过现场(电)化学表征和理论计算，我们首次揭示了有机Al(OTf)₃电解液中TEMPO的不可逆歧化，当切换到水介质时，TEMPO可以被引导到可逆过程。在后一种情况下，[Al(OTf)₃TEMPO]⁻阴离子与水之间的快速水解和配体交换使TEMPO发生了完全可逆的电化学氧化还原反应。

2）这些发现导致了自由基聚合物水性 AIB 的首次设计，该 AIB 具有阻燃性和空气稳定性，可在 800 次循环中提供 1.25 V 的稳定电压输出和 110 mAh g⁻¹ 的容量，每个循环损失 0.028%。

这项工作证明了使用非共轭有机电活性材料来实现目前依赖于共轭有机分子的具有成本效益且安全的 AIB 的前景。

Shangxu Jiang, et al, Lewis Acid-Induced Reversible Disproportionation of TEMPO Enables Aqueous Aluminum Radical Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c04203

https://doi.org/10.1021/jacs.3c04203

5. JACS：富勒烯掺入调节金属−有机骨架膜分离氦的相组成  

金属−有机骨架膜在气体分离方面引起了广泛的研究兴趣，但由于氦气的弱极化性和金属有机骨架膜固有的孔径灵活性，高效分离氦气仍然是一个挑战。在这里，北京化工大学Hongwei Fan，清华大学Haihui Wang，汉诺威莱布尼茨大学Jürgen Caro报道了富勒烯(C₆₀和C₇₀)被用来调节ZIF-8膜的晶相组成，从而产生用于选择性氦渗透的小孔和固定孔。

本文要点：

1）富勒烯修饰的ZIF-8(C₆₀@ZIF-8和C₇₀@ZIF-8)膜含有约20%的刚性晶格ZIF-8I-43M相，并通过电化学合成获得了200−350 nm厚的支撑层。

2）它们对He/N₂、CH₄的分子筛分显著增强，He的渗透率>200GPU。其中，C70@ZIF-8膜对He/N₂的选择性高达30.4，远高于不含富勒烯的ZIF-8膜的选择性(5.1)，比其他报道的选择性He-MOF膜高出近一个数量级。

3）在干湿条件下进行了长达780h的连续气体渗透试验，证明了富勒烯改性ZIF-8膜具有良好的稳定性。通过对全改性ZIF-76膜分离性能的提高，也证明了所提出的MOF膜制备策略的普遍有效性和通用性。

Jiuli Han, et al, Tuning the Phase Composition of Metal−Organic Framework Membranes for Helium Separation through Incorporation of Fullerenes, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03362

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03362

6. JACS：氧化还原活性硼团簇基材料的固态电化学循环  

在过去的几十年里，诸多研究人员提高了人们关于碳基有机氧化还原活性分子如何结合到固态电池材料中的知识。通过分子量、添加疏水/亲水基团或浸渍多孔/聚合物材料、一些氧化还原活性小分子(例如，羰基、氮氧化物、亚胺、二硫化物等)来改善固体电池材料的稳定性。已经观察到它们在固态中保持了溶液相氧化还原活性。近日，南加州大学洛杉矶分校Sri Narayan，加州大学洛杉矶分校Alexander M. Spokoyny首次成功地证明了氧化还原活性的硼簇基材料在固态下的电化学循环。

本文要点：

1)具体地说，研究人员设计并合成了一个醚化的十二硼酸根簇合物B₁₂(OCH₃)₁₂，它是B₁₂(OR)₁₂家族中最小的氧化还原活性构建块。该物种在溶液中可以可逆地访问四种氧化态，范围从二阴离子到自由基阳离子。

2)结果表明，化学隔离和表征的中性[B₁₂(OCH₃)₁₂]⁰团簇可以作为锂金属负极PEO基可充电全固态电池的正极活性材料。电池表现出令人印象深刻的活性物质利用率，在C/20比下接近95%，高库仑效率96%，可逆性，16天循环仅有4%的容量衰退。

这项工作代表了用于电化学存储的氧化还原活性成分开发的概念上的偏离，并作为更广泛类别的基于硼烷的材料的切入点。

Austin D. Ready, et al, Electrochemical Cycling of Redox-Active Boron Cluster-Based Materials in the Solid State, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03065

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03065

7. JACS：Zr-MOF用于SO₂吸附和回收  

SO₂的消除和恢复并将其作为工业原料是脱硫处理和天然气纯化的关键，但是发展一种价格合理能够规模化，并且高效可重复利用的物理吸附SO₂材料仍非常困难。有鉴于此，中山大学苏成勇等发展的DUT-67具有可控的MOF结构，优异的晶化度，可控的形貌/尺寸，千克级制备，通过溶剂回收/调节实现连续生产。

本文要点：

1）通过简单的HCl后处理，能够生成纯DUT-67-HCl，具有超高的纯度，优异的稳定性，可逆的SO₂吸附，优异选择性（SO₂/CO₂，SO₂/N₂）。通过原位XRD/红外、DFT/GCMS计算研究SO₂的结合机理。

2）通过对含有痕量SO₂的四元N₂/CO₂/O₂/SO₂气体单程SO₂分离，实现了96 %的气体纯度，这项工作有助于SO₂吸附回收技术的发展。

Xiao-Hong Xiong, et al, Scalable and Depurative Zirconium Metal–Organic Framework for Deep Flue-Gas Desulfurization and SO₂ Recovery, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03309

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03309

8. PNAS：一种用于智能传感和硝酸盐制氨的多功能铜单原子电催化剂气凝胶  

尽管现代化学在合成肥料和支持氨工业方面取得了巨大成功，但无效的氮管理导致了水资源和空气污染，以及气候变化。在这里，德克萨斯大学Li Panpan、Yu Guihua、电子科技大学晋兆宇报道了一种多功能铜单原子电催化剂基气凝胶（Cu-SAA），它集成了配位单原子位点的多尺度结构和3D通道框架。

本文要点：

1) Cu SAA在NH₃合成方面具有高达87%的法拉第效率，以及优异的传感性能，NO₃⁻和NH₄⁺的检测限分别为0.15 ppm和1.19 ppm。这些多功能特性使其能够在催化过程中精确控制硝酸盐并将其转化为氨，有助于准确调节肥料中的铵和硝酸盐比例。

2) 作者将Cu SAA设计成一个智能和可持续的施肥系统（SSFS），其是一个用于现场自动回收营养物质的设备，并且具有精确控制的硝酸盐/铵浓度。SSFS朝着可持续养分/废物回收迈出了重要一步，从而实现作物的高效氮利用和减少污染物排放。

Li Panpan, et al. A multifunctional copper single-atom electrocatalyst aerogel for smart sensing and producing ammonia from nitrate. PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2305489120

https://doi.org/10.1073/pnas.2305489120

9. Chem：聚碲恶烷：一种连接无机氧化物和大分子之间间隙的硫族聚合物  

与其他主族元素相比，VI族元素形成长的线性聚合物主链很少被报道。清华大学许华平报道了聚硅氧烷的合成和表征，这是一种由碲和氧组成，且具有无机主链的聚合物，其可以弥合无机氧化物和大分子之间的差距。

本文要点：

1) 聚碲恶烷具有柔性的Te–O骨架，可以很容易地合成并进一步加工成宏观材料。由于其独特的分子结构，聚硅氧烷是一种透明的紫外线防护光学材料，其光催化活性与商业催化剂相当。

2) 此外，聚硅氧烷表现出有效的闭环可回收性，回收效率约为90%，回收次数超过10次。该工作为开发柔性聚合物器件和可持续功能材料提供了一种有效途径。

Yiheng Dai, et al. Polytelluoxane: A chalcogen polymer that bridges the gap between inorganic oxides and macromolecules. Chem 2023

DOI: 10.1016/j.chempr.2023.05.042

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.05.042

10. AEM：六氟磷酸盐基离子液体作为钠二次电池高压正极与固态电解质的多功能界面层  

钠二次电池因其低成本和环境友好性而被誉为未来的储能器件，但由于其包括固态电解质（SSE）在内的大多数电解质阳极稳定性差，使其与高压正极材料不兼容，因此受到严重阻碍。近日，京都大学Kazuhiko Matsumoto、Jinkwang Hwang报道了一种新型合成技术，即将氟氢化离子液体（IL）前体以高产率和高纯度制备[DEME][PF₆]（[DEME]⁺:N，N-二乙基-N-甲基-N-（2-甲氧基乙基）铵）。

本文要点：

1) 作者配制了Na[PF₆]-[DEME][PF₆]IL，并对其进行了一系列电化学测试，以验证其在电池应用中的性能。该IL具有很强的氧化稳定性（在Pt上高达5.2V，在导电碳电极上>4.5V），有助于抑制典型SSE的氧化分解，例如β-氧化铝固体电解质（BASE），从而延长其在混合SSE系统中的电化学窗口。

2) 此外，使用BASE/IL组装的高压正极Na₃V₂（PO₄）₂F₃混合固态钠二次电池具有高能量密度和优异的循环性能。该工作表明，将SSE夹在稳定[PF₆]^-IL之间可以用于高电压钠二次电池的有效设计。

Di Wang, et al. A Hexafluorophosphate-Based Ionic Liquid as Multifunctional Interfacial Layer between High Voltage Positive Electrode and Solid-State Electrolyte for Sodium Secondary Batteries. Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202301020

https://doi.org/10.1002/aenm.202301020

11. ACS Nano：纳米肽稳定性——自组装肽纤维的结构和分子交换   

通常，基于疏水相互作用的小分子自组装形成的纳米结构相当不稳定，当暴露于水介质的变化时，会导致形态变化甚至溶解。相反，肽通过一系列分子相互作用可实现对纳米结构的精确控制，其中物理稳定性可以通过合理的设计在一定程度上与尺寸变化解耦。奥斯陆大学Reidar Lund研究了一系列肽，这些肽可形成β片纳米纤维，但即使在连接聚乙二醇后也表现出了显著的物理稳定性。

本文要点：

1）研究采用了小角度中子/X射线散射、圆二色光谱和分子动力学模拟技术来研究详细的纳米结构、稳定性和分子交换。研究发现，在生物相关的pH范围内，最稳定的序列不会产生任何结构变化或在高达85°C的温度下也不会产生单分子交换。

2）只有在严重的机械扰动（即尖端超声处理）下，这些肽纤维才会断裂，这反映出单分子交换需要非常高的激活势垒（约320 kJ/mol）。这些结果为肽纳米结构的分子结构和稳定性之间的关系提供了重要的见解，这对生物医学应用很重要。

Nico König, et al. Stability of Nanopeptides: Structure and Molecular Exchange of Self-assembled Peptide Fibers. ACS Nano. 2023

DOI：10.1021/acsnano.3c01811

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01811

12. ACS Nano：电催化回收聚对苯二甲酸乙二醇酯废塑料与硝酸盐废水电合成可持续氨  

将硝酸盐还原反应(NO₃RR)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)水解物氧化相结合，构建硝酸盐/PET水解物共电解体系，有望实现硝酸盐废水和PET塑料垃圾的同时回收利用，但目前仍是一个几乎没有人涉足的研究领域。近日，浙江工业大学Hongjing Wang，Liang Wang，You Xu开发了在泡沫镍上生长的含Ru的钴基MOF纳米片(CORU-MOF/NF)，作为将NO₃RR与PET上循环偶联的双功能预催化剂。

本文要点：

1）在阴极和阳极的电催化作用下，CoRu-MOF预催化剂被原位重整为Ru-Co(OH)₂和Ru-CoOOH，并分别对NO₃RR和PET水解物的氧化起到了真正的活性催化作用。对于NO₃RR电催化，Ru的加入可以优化Ru-Co(OH)₂/Nf电极的吸氢−脱附性能，并提供更多的表面加氢所需的活性H物种，从而有利于氨合成的加氢步骤。

2）具体而言，在−为0.3V时，NH₃产率为0.244 mmolh−1 cm−2，NH3法拉第效率为94.3%，NH₃选择性为98.57%。此外，Ru-Co(OH)₂/Nf电极在工业硝酸盐废水和超高硝酸盐浓度下仍能保持较高的催化活性，表明Ru-Co(OH)₂/Nf电极对NO₃RR具有广泛的硝酸盐浓度普适性。

3）同时，对于聚酯水解物中的乙二醇阳极氧化，Ru的掺入会导致生成更多的羟基物种作为电子−质子导体，从而促进碳质物种间的氧化。在1.33 Vvs RHE条件下，Ru-CoOOH/NF实现了EG氧化生成甲酸盐，得到了96.53%的高FE。此外，NO₃RR与PET水解液氧化耦合的双电极共电解系统可以在较低的能耗下同时在阴极处生产氨和在阳极处生产甲酸盐。令人印象深刻的是，仅1.53V的电池电压就可以实现50 mA cm⁻²的电流密度。

Tianlun Ren, et al, Sustainable Ammonia Electrosynthesis from Nitrate Wastewater Coupled to Electrocatalytic Upcycling of Polyethylene Terephthalate Plastic Waste, ACS Nano, 2023

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01862