1. Chem. Soc. Rev.：质子交换膜电解水研究进展  

质子交换膜水电解槽（PEMWE）是一种极具潜力的可再生能源转换和储存技术。通过使用风能或太阳能等可再生能源产生的绿色电力，可以在PEMWE系统中生产高纯度氢气，该系统可用于燃料电池和其他工业部门。迄今为止，通过设计堆叠组件，在提高PEMWE效率方面取得了重大进展；然而，由于在酸性条件下的高成本和耐用性问题，使其大规模和长期应用仍面临挑战。近日，华中科技大学夏宝玉、陕西师范大学Chen Yu、中国科学院Yan Ya、香港理工大学Xu Zhenglong对质子交换膜电解水研究进展进行了综述研究。

本文要点：

1) 作者概括了工程PEMWE系统的最新发展，并评估了其实际应用仍需填补的空白。作者全面总结了PEMWE的反应机理、结构-组成-性能之间的相关性、制造方法、系统设计策略和操作规程。

2) 作者还强调了实际PEMWE所需的关键参数与文献中报道的关键参数之间的差异。最后，作者提出了弥合这一差距的潜在解决方案，并使PEMWE能够得到可观的应用。该综述有利于促进开发更具成本效益和耐用性的PEMWE系统。         

Rui-Ting Liu, et al. Recent advances in proton exchange membrane water electrolysis. Chem. Soc. Rev. 2023

DOI: 10.1039/D2CS00681B

https://doi.org/10.1039/D2CS00681B

2. Angew：高选择性二氧化碳电还原的阳离子溶剂化结构的分子工程  

平衡H₂O的活化对于高选择性CO₂电还原(CO₂RR)至关重要，因为CO₂RR的质子化步骤需要快速的H₂O解离动力学，而抑制析氢(HER)则需要缓慢的H₂O还原。近日，湖南大学Shiguo Zhang提出了一种分子工程策略，使用具有Gutmann供体数的非质子有机小分子作为溶剂化壳调节剂来调节H₂O的活化。

本文要点：

1）这些有机分子占据K⁺的第一个溶剂化壳层并积聚在双电层中，降低界面处的H₂O密度和质子供应体（游离和配位的H₂O）的相对含量，从而抑制HER。吸附的H₂O通过第二球效应得到稳定，并通过削弱O-H键促进其解离，从而加速了随后的*CO₂质子化动力学并降低了能垒。

2）在含有5 M二甲基亚砜(DMSO)作为添加剂的模型电解液(KCl-DMSO5)中，相对于银箔的最高CO选择性增加至99.2%，FE_CO在-0.75至-1.15V范围内高于90.0%。这种阳离子溶剂化壳的分子工程策略可以扩展到其他金属电极，例如Zn和Sn，以及有机分子，例如N,N-二甲基甲酰胺。

Wenpeng Ni, et al, Molecular Engineering of Cation Solvation Structure for Highly Selective Carbon Dioxide Electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202303233

DOI: 10.1002/anie.202303233

https://doi.org/10.1002/anie.202303233

3. EES：具有d-d电子相互作用的纳米片组装高熵合金纳米晶体用于析氢反应  

在催化界，开发具有优异性能的析氢催化剂是当务之急。在此，武汉大学Wang Jike、新加坡科技研究局Xi Shibo报道了独特的高熵合金（HEAs）–PtMoPdRhNi纳米晶体（NCs）催化剂，该催化剂具有强的d-d电子相互作用。

本文要点：

1)作者通过对PtMoPdRhNi原子比的探索发现，所获得的Pt₂₈Mo₆Pd₂₈Rh₂₇Ni₁₅NCs具有高碱性析氢反应（HER）活性，在-10 mA cm^-2的电流密度下，过电位低至9.7mV。优异的HER性能主要源于HEAs的组成金属和具有优化能垒的多活性位点中的d-d电子相互作用。

2) 结合原位表面增强拉曼光谱（SERS）和理论计算，作者揭示了水离解和H*吸附/解吸的机理。该工作不仅深入阐明了多元HEA体系的复杂结构信息和催化机理，以进一步合理设计高效催化剂，并加速了HEAs在能源应用中的研究。

Wei Min, et al. High-Entropy Alloy nanocrystal assembled by nanosheets with d-d electron interaction for Hydrogen Evolution Reaction. EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE01929B

https://doi.org/10.1039/D3EE01929B

4. Angew：软包锂金属电池发展进展与展望  

锂（Li）金属电池（LMB）因其高能量密度（理论上>500Whkg-1）而成为储能领域的“圣杯”。近年来，人们为推动袋型LMB的研发（R&D）走向实际应用付出了巨大的努力。近日，中科大Shuhong Jiao，宁德新能源科技有限公司Yuhao Lu，柏林亥姆霍兹材料与能源中心Yaolin Xu，蔚山国立科学技术学院Jaephil Cho旨在从全电池角度对袋型LMB的最新进展进行全面、深入的综述，并为其未来发展提供指导。

本文要点：

1）研究人员总结了使用液态和固态电解质的袋型LMB，并涵盖与锂和阴极（包括LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、S和O₂）相关的研究，这两种电极都会影响电池性能。

2）研究人员首先介绍了软包型LMB的关键性能标准及其之间的关系，然后详细讨论了软包型LMB发展面临的主要挑战，特别是与纽扣电池相比软包电池所面临的严重挑战。

3）随后，总结了软包LMB降解机理的最新进展，以及用于解决这些问题和提高袋型LMB关键性能标准的实用策略。最后，提供了推进软包LMB的研发及其实际应用的观点。

Yulin Jie, et al, Progress and Perspectives on the Development of Pouch-Type Lithium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202307802

DOI: 10.1002/anie.202307802

https://doi.org/10.1002/anie.202307802

5. Angew：具有高能量密度的双和三降冰片二烯用于高效分子太阳能热能存储  

分子太阳能热能储存（MOST）系统可以将太阳能以化学键的形式转换、储存和释放，即作为化学能。在这项工作中，锡根大学Heiko Ihmels苯基和萘基连接的双降冰片二烯和三降冰片二烯被认为是具有非常高能量密度的有前途的 MOST 系统。

本文要点：

1）通过 Suzuki-Miyaura 偶联反应合成了底物，并研究了它们在大多数应用中的吸收性能和特征参数。

2）降冰片二烯衍生物的吸收起始波长高达 386 nm，每次光异构化事件的光异构化量子产率为 56%。所得四环烷产品的半衰期长达 14 d，能量密度高达 734 KJ/Kg。

总体而言，这些降冰片二烯满足最佳 MOST 系统的必要标准，因此是开发高效太阳能转换和存储材料的非常有前景的基础。

Robin Schulte, et al, Bis- and Tris-norbornadienes with High Energy Densities for Efficient Molecular Solar Thermal Energy Storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309544

DOI: 10.1002/anie.202309544

https://doi.org/10.1002/anie.202309544

6. Angew：操纵金属间电荷转移以实现可切换外部刺激增强水氧化电催化  

由于线性比例关系的存在，涉及析氧反应（OER）的电催化过程呈现出动力学瓶颈，该关系在机制限制优化中束缚了不同中间体的能量。在这里，比尔肯大学Ferdi Karadas提供了一种方法来打破这些比例关系，并通过施加外部刺激来增强 Co-Fe 普鲁士蓝修饰电极在 OER 中的电催化活性。

本文要点：

1）当在固定过电势、ƞ = 0.6 V、pH 7 下工作时，在磁场 (0.2 T) 和光照射 (100 mW.cm⁻² ) 下分别实现了约 11% 和约 57% 的改进。

2）研究人员观察到的增强强烈与 Fe 和 Co 位点之间的金属间电荷转移 (IMCT) 强度相关。密度泛函理论模拟表明，调整 IMCT 可以导致 OER 机制改变为基于外部刺激敏感的自旋交叉途径，这为可切换电催化装置开辟了道路。

Ramadan Chalil Oglou, et al, Manipulating Intermetallic Charge Transfer for Switchable External Stimulus-Enhanced Water Oxidation Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308647

DOI: 10.1002/anie.202308647

https://doi.org/10.1002/anie.202308647

7. AM：2H/fcc-异相 AuCu 纳米结构的合成用于在工业电流密度下高效电化学 CO₂ 还原  

纳米材料的结构工程为开发高性能催化催化剂提供了一种有前景的方法。然而，用非常规相对热力学不利的纳米结构进行精细调节仍然是一个挑战。在这里，香港城市大学张华教授报道了具有六方密堆积（2H型）/面心立方（fcc）异相、高折射率面、平面缺陷（例如堆垛层错、孪晶界和晶界）的分级AuCu纳米结构的合成，以及可调的铜含量。

本文要点：

1）所获得的2H/fcc Au₉₉Cu₁分级纳米片在电催化CO₂还原生成CO方面表现出优异的性能，优于2H/fcc Au₉₁Cu₉和fcc Au₉₉Cu₁。实验结果，特别是通过原位微分电化学质谱和衰减全反射傅里叶变换红外光谱获得的实验结果表明，2H/fcc Au₉₉Cu₁ 的催化性能增强源于非常规的 2H/fcc 异相、高折射率面、平面缺陷和适当的 Cu 合金化。

2）令人印象深刻的是，2H/fcc Au₉₉Cu₁ 在工业电流密度为 300 mA cm^-2 和 500 mA cm^-2 时表现出 CO 法拉第效率分别为 96.6% 和 92.6%，并且具有良好的耐用性，使其跻身最佳 CO₂ 还原电催化剂之列用于二氧化碳生产。

基于纳米材料相工程（PEN）的原子结构调控为合理设计和制备用于各种催化应用的高性能电催化剂提供了途径。

Xichen Zhou, et al, Synthesis of 2H/fcc-Heterophase AuCu Nanostructures for Highly Efficient Electrochemical CO₂ Reduction at Industrial Current Densities, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202304414

https://doi.org/10.1002/adma.202304414

8. AM：Cu单原子位点的空间位置调控实现纳米酶高效光催化杀菌活性  

近年来，单原子纳米酶在灭菌和治疗领域取得了重大进展，但其作为天然酶和药物替代品的催化性能还远远不能令人满意。在这里，北京大学Yuguang Wang，清华大学王定胜教授，西安交通大学Guidong Yang报告了一种通过调整纳米平台上单原子位点的空间位置来提高酶活性的方法。

本文要点：

1）通过不同的合成途径在聚庚嗪酰亚胺（PHI）的层间（CuL/PHI）和面内（CuP/PHI）合成了两种类型的Cu单原子位点纳米酶。

2）实验和理论分析表明，与面内位置相比，PHI的层间位置可以有效调节Cu单原子的配位数、配位键长度和电子结构，从而促进光致电子迁移和O2活化，从而能够有效产生反应活性。

3）在可见光照射下，低剂量光照10分钟，孵育2小时后，CuL/PHI对金黄色葡萄球菌的光催化杀菌活性接近100%，达到与抗生素相同的抗菌效果。

Honghui Ou, et al, Spatial Position Regulation of Cu Single Atom Site Realizes Efficient Nanozyme Photocatalytic Bactericidal Activity, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202305077

https://doi.org/10.1002/adma.202305077

9. AM：盐诱导高密度富空位二维MoS₂实现高效析氢  

新兴的非贵金属二维催化剂，例如二硫化钼（MoS₂），在析氢反应中具有广阔的前景。为了增强MoS₂基面结构本质上的低活性，人们提出了各种相、应变和缺陷工程方法。硫空位被认为是影响催化性能的关键缺陷类型。不幸的是，引入硫空位的方法是有限的并且需要昂贵的后处理过程。在这里，香港城市大学Thuc Hue Ly，香港理工大学Jiong Zhao，淮阴师范学院Qingming Deng展示了一种新型盐辅助化学气相沉积（CVD）方法，用于合成超高密度富空位2H-MoS₂，其可控硫空位密度高达3.35×10¹⁴ cm⁻²。

本文要点：

1）该方法包括在生长基质上预先喷洒氯化钾(KCl)促进剂。此类缺陷的产生与生长过程中的离子吸附密切相关，不稳定的MoS₂-K-H₂O在后续的转移过程中引发硫空位的形成。

2）与传统的后处理方法相比，我们在生长过程中直接在MoS₂中注入高密度S空位的新方法更加可控且无损。根据微池测量，富含空位的单层MoS₂表现出优异的催化活性，在0.5 M H₂SO₄电解质中的过电势约为158.8 mV(100 mA cm⁻²)，塔菲尔斜率为54.3 mV dec⁻¹。

结果表明，使用盐辅助CVD生长来调节MoS₂中的纯硫空位缺陷是一个很有前景的机会。这种方法代表了更好地控制二维材料催化性能的重大飞跃。

Ping Man, et al, Salt-induced high-density vacancy-rich two-dimensional MoS₂ for efficient hydrogen evolution, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202304808

https://doi.org/10.1002/adma.202304808

10. AM：用于柔性电子的单个小壁碳纳米管中的壳间滑动  

少壁碳纳米管(FWCNT)是由几个不同直径的碳纳米管同轴壳组成。一个管子中的壳体在外力作用下可以相对彼此滑动，可能会导致调节的电学性质，但由于实验困难，这一点从未被探索过。在这项工作中，清华大学Yingying Zhang研究了单个碳纳米管壳层间滑动引起的机电响应，首次揭示了电流的线性变化。

本文要点：

1）基于化学气相沉积生长的厘米长碳纳米管，在记录电流的同时，实现了可控可逆的壳层间滑动。观察到电流随壳层间滑移的可逆线性变化，这与提出的壳层间隧道模型是一致的。

2）此外，还开发了丝素辅助的长碳纳米管转移技术，实现了基于FWCNT的柔性器件的制作。在弹性硅胶包裹的FWCNTs丝膜上施加张应力，可以诱导壳间滑动，从而控制电流，是一种可靠性高的新型人机界面。

3）研究人员还预见了一维纳米管层间滑动引起的机电行为也可能扩展到二维层状材料，为新型电子器件的制备提供了新的线索。

Haomin Wang, et al, Inter-Shell Sliding in Individual Few-Walled Carbon Nanotubes for Flexible Electronics, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202306144

https://doi.org/10.1002/adma.202306144

11. AEM：锂金属阳极的离子导电聚合物界面：对电沉积动力学的影响  

利用金属（例如锂、钠、锌）作为阳极的电化学电池正在接受深入研究，因为它们预计将取代当前的锂离子电池，成为商业应用中能量密度更高的选择。此外，金属电极为反应性金属电沉积复杂环境中不同现象的基础研究提供了机会，例如离子输运和电化学动力学。在这项工作中，斯坦福大学鲍哲南院士，崔屹教授，Jian Qin通过计算和实验研究了金属电沉积过程中与传输和动力学相关的竞争效应。

本文要点：

1）研究人员使用布朗动力学模拟表明，较慢的沉积动力学会导致更致密和均匀的锂形态。这一发现是通过在电极上设计含离子聚合物涂层来实验实现的，该涂层同时提供锂离子传输路径，同时阻碍异质表面的电荷转移（Li⁺+e⁻→Li）。

2）进一步表明，这些离子聚合物界面可以显着延长醚基和碳酸酯基电解质中锂金属电池的电池寿命。通过理论和实验研究，发现较低的动力学与传输速率比是影响锂镀层形貌的主要因素。此外，通过增加离子电导率可以进一步微调镀层形态。

Snehashis Choudhury, et al, Ion Conducting Polymer Interfaces for Lithium Metal Anodes: Impact on the Electrodeposition Kinetics, Adv. Energy Mater. 2023, 2301899

DOI: 10.1002/aenm.202301899

https://doi.org/10.1002/aenm.202301899

12. ACS Nano：通过定向光沉积在还原氧化石墨烯上合成双金属核壳纳米晶体的无表面活性剂通用策略  

双金属核壳异质结构纳米晶体（HNC）的可调节物理化学性质在电催化反应中显示出巨大的潜力。在许多情况下，HNC 需要负载在载体上以抑制催化剂聚集。然而，在核壳HNC生长过程中引入支撑物使得合成变得更加复杂且难以精确控制。在此，上海大学Lei Huang，Liyi Shi ，复旦大学郑耿锋，中科院大连化物所Fengtao Fan报道了一种通用的光化学合成策略，用于在还原氧化石墨烯（rGO）载体上受控合成明确的无表面活性剂核壳金属HNC，这通过直接转移到目标的光生电子的精细控制来辅助通过 rGO 产生金属种子以及添加的第二金属前体的精确调节的吸附能力。

本文要点：

1）表面光电压显微镜（SPVM）平台证明光生电子在光照下通过rGO流向Pd颗粒。

2）研究人员成功合成了 24 种不同的核壳金属 HNC，即 MA@MB（MA = Pd、Au 和 Pt；MB = Au、Ag、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Ni 和 Cu） ），在 rGO 支持上。

3）所制备的 Pd@Cu 核壳 HNC 在 CO₂ 电催化还原为 CH₄ 方面表现出出色的性能。这项工作可以揭示在各种应用的不同支撑上控制合成更多功能的双金属纳米结构材料。

Yidan Liu, et al, A Surfactant-Free and General Strategy for the Synthesis of Bimetallic Core−Shell Nanocrystals on Reduced Graphene Oxide through Targeted Photodeposition, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c04281

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04281