1. Nature Reviews Materials：钠离子电池的回收利用
钠离子电池（SIBs）是锂离子电池（LIBs）的补充电源，在未来的电动汽车和储能系统中至关重要。近日，清华大学深圳国际研究生院李宝华综述研究了钠离子电池的回收利用。1) 废LIB和SIB在回收过程中都面临着许多环境和经济挑战，但SIB回收具有更高的经济障碍。尽管锂离子电池回收可以通过回收高价值的锂和钴金属来盈利，但废旧锂离子电池的材料估值较低会降低盈利能力，并阻碍工业回收。应在早期商业化阶段制定可靠的回收战略，促进废旧系统的回收，以确保系统易于回收、运营成本低和效率佳。2) 作者总结了SIB的材料成分，讨论了其回收策略，并概述了SIB回收的相关挑战和未来前景。该综述有助于科学家和工程师为SIB行业创造循环经济。
Yun Zhao, et al. Recycling of sodium-ion batteries. Nature Reviews Materials 2023DOI: 10.1038/s41578-023-00574-whttps://doi.org/10.1038/s41578-023-00574-w
2. Nature Reviews Chemistry：为高效稳定的钙钛矿太阳能电池量身定制钝化剂
科研工作者正在努力推进新兴的钙钛矿太阳能电池（PSC），其中许多努力都集中在开发新的成分、加工方法和钝化策略上。特别是，使用钝化剂来减少钙钛矿材料中的缺陷是提高PSC光伏性能和长期稳定性的有效方法。自2010年代末以来，有机钝化剂因其结构和性能易于改性而受到越来越多的关注。近日，洛桑联邦理工学院Michael Grätzel、Lukas Pfeifer、复旦大学Zhang Hong对高效稳定钙钛矿太阳能电池的钝化剂进行了综述研究。1) 首先，作者讨论了钙钛矿材料中的主要缺陷类型，并综述了它们的性质。作者研究了缺陷对器件效率和稳定性的有害影响，并强调了缺陷如何促进外在降解途径。2) 其次，作者讨论了使用不同钝化剂设计来减轻这些负面影响，并提出了缺陷钝化机制。最后，作者提出了未来研究的四个具体方向，这对利用缺陷钝化的概念来释放PSC的全部性能至关重要。
Zhang Hong, et al. Tailoring passivators for highly efficient and stable perovskite solar cells. Nature Reviews Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41570-023-00510-0https://doi.org/10.1038/s41570-023-00510-0
3. Nature Communications：利用金纳米颗粒构建肿瘤血管渗漏性
向肿瘤提供癌症治疗药物需要药物从肿瘤周围血管中逃逸来发挥作用。然而，肿瘤脉管系统的渗漏并不总是足够药物进行逃逸。通过体内癌症模型的活体成像显示，新加坡国立大学David Tai Leong、Magdiel Inggrid Setyawati和中科大王育才可以在几乎没有可察觉血管渗漏的原发性肿瘤中有效诱导内皮渗漏。1）金纳米颗粒（NanoEL），激活了内皮粘附物连接的损失，同时对内皮细胞没有产生任何可察觉的毒性。通过实时活体动物活体成像，研究发现NanoEL诱导了肿瘤血管壁的渗漏，并改善了对肿瘤间质空间的渗透。进一步结果还表明，渗漏的增加可以使原发性肿瘤消退，同时也不会增加转移的几率。2）考虑到转移性肿瘤是大多数癌症死亡的原因，作者还将NanoEL应用于最近转移的次级肿瘤，即微转移。实验显示，NanoEL可治疗微转移，成功地攻击了处于微转移阶段的继发性转移瘤。3）研究认为，NanoEL提供了一种可工程化的策略，可增加肿瘤的治疗途径，并有望适用于与脉管系统密切相关的其他疾病。
Magdiel Inggrid Setyawati, et al. Engineering tumoral vascular leakiness with gold nanoparticles. Nature Communications. 2023DOI：10.1038/s41467-023-40015-4https://www.nature.com/articles/s41467-023-40015-4
4. Nature Commun.：以种子金纳米粒子为主的原子精密纳米团簇的合成
种子介导的合成策略，其中将小的金纳米颗粒前体添加到生长溶液中以引发异质成核，是生成明确的胶体各向异性纳米结构的最流行、简单和高效的方法之一。然而，人们对种子的尺寸、结构和化学性质仍然知之甚少，这部分解释了对许多颗粒生长反应缺乏机械理解。在这里，莱斯大学Matthew R. Jones将种子溶液中的主要成分确定为原子级精确的金纳米团簇，由32个原子的Au核心和8个卤化物配体和12个中性配体组成，构成卤化物和阳离子表面活性剂之间的结合离子对：Au32X8[AQA+•X-]12（X=Cl，Br；AQA=烷基季铵）。1）配体交换是动态且通用的，发生在几分钟的时间内，并允许与AQAX（烷基季铵卤化物）配体形成48个不同的Au32簇。2）用富含Au32X8[AQA+•X-]12的溶液接种的各向异性纳米颗粒合成显示出更窄的尺寸分布和更少的杂质颗粒形状，表明该簇作为明确纳米结构生长的前体的重要性。
Qiao, L., Pollard, N., Senanayake, R.D. et al. Atomically precise nanoclusters predominantly seed gold nanoparticle syntheses. Nat Commun 14, 4408 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40016-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-40016-3
5. Nature Commun.：自下而上生长的准一维纤维状红磷片的偏振转换
纤维状红磷（RP）作为一种新兴的准一维（准一维）范德华晶体最近引起了越来越多的关注。不幸的是，由于其固有的准一维结构，难以实现高质量纤维状RP薄片的基底生长，这阻碍了其基本性能探索和设备集成。在此，清华大学Qingfeng Yan展示了一种自下而上的方法，通过P/Sn/I2系统中的化学气相传输(CVT)反应生长具有(001)优先取向的纤维RP薄片。1）纤维状RP薄片的形成可归因于Sn介导的P4分压和SnI2覆盖层定向生长的协同效应。2）此外，研究了生长薄片的光学各向异性，证明了它们作为偏振转换中微相位延迟器的潜在应用。3）所开发的自下而上的方法为研究纤维状红磷的各向异性和器件集成奠定了基础，为准一维范德华材料的二维生长开辟了可能性。
Sun, Z., Chen, W., Zhang, B. et al. Polarization conversion in bottom-up grown quasi-1D fibrous red phosphorus flakes. Nat Commun 14, 4398 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40122-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-40122-2
6. JACS：IrMo纳米簇掺杂多孔碳电催化剂可大幅提升碱性析氢的效率
贵金属的电催化剂已被证明是生产高纯度氢气的有效方法。然而，由高水离解能引起的碱性介质析氢反应（HER）的缓慢动力学在很大程度上阻碍了这一电化学过程。为了提高电催化活性，吉林大学杨英威和辽宁大学Ying Xiong使用无模板法制备了一种来源于葫芦[6]脲的多孔碳基质，以支持铱-钼（IrMo）纳米团簇。1）研究发现所得的IrMo掺杂的碳电催化剂（IrMo-CBC）显著提高了碱性HER。2）由于独特的平面内空穴结构和葫芦[6]脲的富氮骨架以及超细IrMo纳米团簇，IrMo-CBC表现出显著的碱性HER活性，在10 mA cm–2时具有12 mV的极低过电位，并且Tafel斜率可小至28.06 mV dec–1，法拉第效率也高达98%，而且在50 mV的过电位下具有11.6 H2 s–1的TOF，优于大多数铱基电催化剂和商业Pt/C。
Xin Xiao, et al. IrMo Nanocluster-Doped Porous Carbon Electrocatalysts Derived from Cucurbit[6]uril Boost Efficient Alkaline Hydrogen Evolution. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03489
7. Angew：解锁高性能氯电池的可逆硅氧化还原
氯(Cl)基电池，如Li/Cl2电池，被认为是低成本、高性能的储能材料。然而，目前锂金属阳极在氯基电池中的使用引起了人们对安全性、成本和生产复杂性的严重担忧。更重要的是，锂金属和氯基电解液之间的寄生反应需要大量过剩的锂金属，这不可避免地会牺牲整个电池的电化学性能。因此，为氯基电池建立新的负极化学，特别是具有电化学可逆性的负极化学是至关重要但也是具有挑战性的。近日，上海交通大学Hao Sun，复旦大学彭慧胜教授首次以1，2-二氯乙烷和环化聚丙烯腈为关键介质，通过有效的电解液稀释和阳极/电解液界面钝化，实现了氯基电池中可逆硅的氧化还原。1）与传统的锂金属阳极相比，硅阳极化学性能显著提高了循环稳定性和保质期。它还避免了大量过剩的负极材料的使用，从而使第一个可充电的Cl2全电池具有显著的能量和功率密度，分别为809 WH kg-1和4277 W kg-1。2）硅阳极化学具有快速的动力学特性，具有显著的倍率性能和低温电化学性能，具有很大的实际应用潜力。
Bin Yuan, et al, Unlocking Reversible Silicon Redox for High-Performing Chlorine Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202306789DOI: 10.1002/anie.202306789https://doi.org/10.1002/anie.202306789
8. Angew：氮化碳纳米片光催化全解水
聚（三嗪酰亚胺）（PTI/Li+Cl-）是一种晶体氮化碳材料，具有显著的光催化全分解水前景。理论上PTI/Li+Cl-的光催化性能与形貌密切相关，这能够调控聚合反应过程实现。有鉴于此，福州大学王心晨、张贵刚等报道通过从二元熔盐（LiCl/KCl或NaCl/LiCl）变为三元熔盐（LiCl/KCl/NaCl），六方棱柱PTI/Li+Cl-能够转变为六方纳米片。1）研究结果发现三元熔盐中的共轭反应倾向于面内共轭反应。由于六方纳米片的缺陷密度更低，并且载沿着三嗪堆叠方向的载流子跃迁距离更小，因此生成的六方纳米片比六方纳米棱柱具有更久的载流子寿命。2）通过修饰Pt-CrOx和CoOx作为产氢、产氧助催化剂，在一步全分解水反应的制氢反应，优化六方纳米片在波长为365 nm的光催化制氢表观量子效率达到创纪录的25 %，光催化的太阳能利用效率STH达到0.33 %。
Qian Wang, et al, Bottom-up Synthesis of Single-Crystalline Poly (Triazine Imide) Nanosheets for Photocatalytic Overall Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202307930https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202307930
9. Angew：锂金属无阳极锂硫电池中单阴极改性剂的快速多硫化物转化催化和可逆阳极操作
可充电锂硫（Li-S）电池商业化面临的两个主要问题是阴极上硫电化学反应的动力学缓慢和阳极上锂沉积/剥离可逆性不足。它们通常可以通过专门为阳极和阴极设计的添加剂来缓解。在这里，新加坡国立大学Jim Yang Lee，Dan Zhao，Limin Huang报道了使用单一阴极改性剂In2Se3，它可以有效地催化阴极上的多硫化物反应，并且还可以通过溶解在电解质中的Se和In离子原位形成的含有LiInS2/LiInSe2的固体电解质界面来提高阳极上Li沉积和脱除的可逆性。1）溶解的Se和In的量相对于In2Se3的施用量而言较小。使用这种单一改性方法的好处在锂金属无阳极锂硫电池中得到了验证，其中Li2S负载量为4 mg cm-2，电解质/Li2S比率为7.5 µL mg-1。2）由此产生的电池在0.2 C倍率下循环160次后容量保持率为60%，平均库仑效率为98.27%，与最近使用单独电极改性剂的研究相比非常好。
Yun Zhao, et al, Fast Polysulfide Conversion Catalysis and Reversible Anode Operation by A Single Cathode Modifier in Li-Metal Anode-Free Lithium-Sulfur Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308976DOI: 10.1002/anie.202308976https://doi.org/10.1002/anie.202308976
10. Angew：用于固态锂电池的固有微孔固体离子导体聚合物
具有高离子电导率和优异稳定性的固态电解质（SSE）被认为是固态锂电池安全运行的关键技术。然而，目前的SSE无法满足实用固态锂电池的要求。在这里，吉林大学徐吉静教授报道了通过工程固有微孔性（PIM）聚合物来实现高性能SSE的总体策略。1）利用可电离基团产生的互连离子路径，基于PIM的SSE实现了高离子电导率（25 °C时为1.06×10−3 S cm−1）。2）机械强度高（50.0MPa）且不易燃的SSE结合了出色的Li+电导率和电化学稳定性的两大优势，即使在循环超过2200小时后也能抑制枝晶生长并防止锂对称电池短路。3）受益于SSE的合理设计，基于PIM的SSE锂金属电池在弯曲、切割和穿透等一系列耐受滥用测试中能够实现良好的循环性能和优异的可行性。此外，基于PIM的SSE赋予固态Li-O2电池高比容量（11307 mAh g−1）和长期放电/充电稳定性（247个循环）。因此，基于PIM的SSE实现了一种实现高能固态电池安全运行的强大策略。
Xiao-Xue Wang, et al, Polymers of Intrinsic Microporosity Solid Ion Conductors for SolidState Lithium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308837DOI: 10.1002/anie.202308837https://doi.org/10.1002/anie.202308837
11. Angew：模板导向的聚苯胺负载的钯纳米团簇用于糠醛衍生物的还原均质偶联
通过控制多孔有机聚合物（POP）负载催化剂的组成、尺寸和形貌来开发其明确的结构和所需的性能具有重要意义。在此，华南理工大学Biaolin Yin，Yingwei Li，Jinxing Long报道了一种具有可控结构和形貌的聚苯胺（PANI）负载的钯纳米颗粒（NP）的制备方法。1）该方案涉及引入具有不同晶体结构（α、β、γ、δ、ε）的 MnO2 作为反应模板和氧化剂。不同形式的 MnO2 均可将苯胺转化为含有独特规则分布的苯和醌的 PANI。这导致 Pd/PANI 催化剂在 Pd 和 PANI 之间具有不同的电荷转移特性，以及金属纳米粒子的不同分散性。2）在这种情况下，在糠醛衍生物与潜在的生物基增塑剂的还原偶联中，Pd/ε-PANI催化剂极大地提高了周转频率（TOF）（至88.3 h-1）。3）系统表征揭示了 Pd/ε-PANI 催化剂中载体独特的氧化态以及驱动高度分散的 Pd 纳米团簇形成的 Pd 配位模式。密度泛函理论（DFT）计算表明，电子越丰富的Pd/PANI催化剂在氧化加成步骤中具有较低的能垒，这有利于C-C偶联反应。
Dongwen Guo, et al, Template-Oriented Polyaniline-Supported Palladium Nanoclusters for Reductive Homocoupling of Furfural Derivatives, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304662DOI: 10.1002/anie.202304662https://doi.org/10.1002/anie.202304662
12. AM：体内自组装双特异性纳米阻断剂可强化肿瘤免疫疗法
细胞外基质（ECM）成分的过度积累会显著削弱T细胞浸润和抗体药物对肿瘤的渗透能力，因此实现有效的肿瘤免疫治疗仍具有挑战性。国家纳米科学中心王浩和哈尔滨医科大学徐万海设计提出了肽基双特异性纳米阻断剂（BNB），其可在肿瘤细胞表面原位构建CXCR4/PD-L1靶向纳米簇。该纳米簇能够通过CXCR4阻断促进T细胞浸润，并利用PD-L1占据增强T细胞激活，最终实现高性能的肿瘤免疫治疗。1）BNB是一种具有双特异性纳米阻断功能的肽（AMD070-DPGLGYLKLVFFGCVRARTR），其由配体CXCR4（AMD070）、间隔分子DPGLGYL、自组装基序KLVFFG和PD-L1靶向肽CVRARTR等四个功能模块组成。2）BNB可选择性识别结合CXCR4/PD-L1，，从而实现肿瘤深层穿透作用，并在肿瘤细胞表面快速自组装成纳米簇。BNB具有较高的肿瘤积聚（肿瘤中的消除半衰期为69.3小时）和快速的全身清除能力（血浆中的半衰期为1.4小时）。3）利用BNB策略处理肿瘤后发现，由过量细胞外基质成分产生的应激显著降低到44%，这促进了T细胞的活化和对肿瘤的浸润，从而可达到免疫治疗的效果。
Xing-Jie Hu, et al. In Vivo Self-Assembled Bispecific Nano-Blocker for Enhancing Tumor Immunotherapy. Advanced Materials. 2023DOI：10.1002/adma.202303831https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303831
