1. Science Advances：生物可降解静电纺丝超亲水纳米纤维膜可实现超快油水分离
尽管膜技术在含油废水处理中引起了相当大的关注，但废弃膜产生的塑料垃圾对实现环保分离提出了直接挑战。哈尔滨工业大学邵路、马军和程喜全使用静电纺丝技术设计了由聚乳酸纳米纤维和聚环氧乙烷水凝胶组成的按需可生物降解超亲水膜，以快速净化含油污水。1）研究结果表明，聚环氧乙烷水凝胶的参与可使膜表面与水分子之间形成的氢键数量增加357.6%。这将疏水膜转化为超亲水膜，从而防止了膜污染并加速了乳液通过膜的渗透。2）新设计的纳米纤维膜的水包油乳液渗透率提高了61.9倍（2.1×104升/平方米/小时/巴），分离效率>99.6%，优于最先进的膜。此外，研究还发现氢键的形成可以加速聚乳酸向乳酸的生物降解，为废膜处理提供了一种很有前途的方法。
Xiquan Cheng, et al. Biodegradable electrospinning superhydrophilic nanofiber membranes for ultrafast oil-water separation. Science Advances. 2023DOI：10.1126/sciadv.adh8195https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh8195
2. JACS：具有阶梯式 Pt 位点的 Au/Pt 双金属纳米线可增强 C2+ 醇电氧化反应中的 C−C 裂解
高效的 C−C 键断裂和醇氧化为 CO2 是开发用于可再生能源应用的高效醇燃料电池的关键。在这项工作中，布鲁克海文国家实验室Kotaro Sasaki，布朗大学孙守恒教授报道了核/壳Au/Pt纳米线（NW）的合成，其中沿着超薄（2.3 nm）阶梯状金纳米线沉积了阶梯状铂簇，作为活性催化剂，可以有效地将醇氧化为CO2。1）催化氧化反应取决于Au/Pt的比例，Au1.0/Pt0.2 NWs具有最大百分比(∼75%)的阶梯式Au/Pt位点，并且显示出最高的乙醇电氧化活性，达到前所未有的 196.9 A/mgPt（32.5 A/mgPt+Au）。这种 NW 催化剂在催化其他伯醇（例如甲醇、正丙醇和乙二醇）的氧化方面也具有活性。2）原位X射线吸收光谱和红外光谱用于表征催化剂结构并识别关键反应中间体，提供了具体证据证明低配位Pt位点和阶梯状Au纳米线之间的协同作用对于催化醇氧化反应至关重要。3）DFT 计算进一步证明，在欠配位的 Pt−Au 表面上，C-C 键断裂确实得到了增强。该研究提供了重要的证据，表明具有阶梯式核/壳位点的核/壳结构对于增强醇的电化学氧化至关重要，并且对于理解电氧化反应以及未来开发用于可再生能源的高效直接醇燃料电池至关重要能源应用。
Kecheng Wei, et al, Au/Pt Bimetallic Nanowires with Stepped Pt Sites for Enhanced C−C Cleavage in C2+ Alcohol Electro-oxidation Reactions, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07027https://doi.org/10.1021/jacs.3c07027
3. EES：宽温度范围钠金属电池的基本原理、障碍和优化
金属钠具有约1166 mA h g−1的高理论比容量和−2.71 V的低氧化还原电位，在钠金属电池（SMB）领域具有巨大的应用前景。然而，在极端环境下，特别是在低温（LT）和高温（HT）下，对SMB的研究还没有得到足够重视，相应的综述也很少。此外，一些机制问题仍不明确，如成核和沉积行为、枝晶生长、界面化学和不稳定固体电解质界面（SEI）。在这里， 南京大学郭少华对宽温度范围钠金属电池的基本原理、障碍和优化进行了综述研究。1) 作者从SMB的操作原理入手，同时指出了SMB在不同环境中面临的障碍，并提出了各种有针对性的优化策略，包括三维（3D）框架构建、人工SEI设计和液体（固态）电解质/金属阳极界面的优化。每种策略都从精心选择的情况开始，然后说明Na+在结构中的成核和沉积行为。2) 最后，作者指出了宽温度范围SMB未来实际应用的挑战、策略和前景。总的来说，这篇综述将为未来具有高能量密度、长寿命、低成本和高安全性的SMB提供设计指南，并激励更多的研究人员关注电池在极端环境中的机制。
Sun Yu, et al. Wide-range temperature sodium-metal batteries: From fundamentals, obstacles to optimization. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02082G
4. EES：用于柔性储能装置的二维MXenes
随着可穿戴电子产品的快速发展，能够为其供电的柔性储能设备正在迅速发展。在众多的储能技术中，柔性电池因其高能量密度和长循环寿命而备受关注。理想的柔性电池需要优异的电化学性能和优异的机械变形性。MXenes，2D过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物，由于其独特的性能，包括优异的机械性能、高导电性、丰富的表面化学性质、方便的加工性等，具有巨大的发展潜力。自2021年以来，MXenes在柔性电池中的相关报道急剧增加。然而，对这一主题的系统综述并不多见。近日，山东大学冯金奎、An Yongling综述研究了用于柔性储能装置的二维MXenes。1) 作者综述了MXene基材料在柔性储能器件中的最新进展。首先介绍了柔性MXenes的基本原理，如种类、合成方法、独特特点等。2) 随后，作者全面介绍了MXene基材料在柔性金属电池和金属离子/氧/硫/硒电池（金属=Li、Na、K、Zn、Mg、Fe等）中作为电极、基体、集流体、夹层和粘合剂的设计策略和内部机理。在综述的最后，作者提出了MXene基材料在柔性电池中的发展趋势、局限性和未来展望。
Yongling An, et al. Two-Dimensional MXenes for Flexible Energy Storage Devices. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE01841E
5. AEM: 用于高效可拉伸热电发电机的具有负泊松比的部分空气填充的可贴皮变形垫片
可穿戴热电发电机 (WTEG) 依赖于通常用于热电腿结构支撑的软封装材料。近日，韩国电工技术研究院Seung I. Cha和Hyekyoung Choi通过填料的热量损失以及由于与皮肤不匹配的接触而导致的低传热导致人体（热侧）和自然环境（冷侧）之间的温度梯度较小。1）部分充气的可变形垫片不使用软封装材料，而是用于腿部支撑，通过防止寄生热传递来实现热电腿部的热隔离。包含可变形垫片的 WTEG 的温度梯度比填充软材料的传统封装结构大 30%。2）此外，可变形垫圈由于其负泊松比而表现出拉胀元结构，可逆地响应环境的变化，适用于类皮肤可拉伸可穿戴设备。具有优化的腿部几何形状和填充因子的带状 WTEG 显示出 8 对热电偶的 2 uW cm−2 功率输出，这是在室温（23°C）无风的室内获得的可拉伸 TEG 中的历史最高值。这种方法为热能有效转换为电能铺平了道路，并拓宽了自供电可穿戴电子产品的潜在应用。
Hyekyoung Choi, Partially Air-Filled Skin-Attachable Deformable Gasket with Negative Poisson’s Ratio for Highly-Efficient Stretchable Thermoelectric Generators， Adv. Energy Mater. 2023, 2301252DOI: 10.1002/aenm.202301252https://doi.org/10.1002/aenm.202301252
6. AEM：三苯胺（TPA）功能化结构异构聚噻吩作为锡钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输材料
近年来，有机-无机卤化物钙钛矿在光电子领域的发展引起了人们的广泛研究兴趣，因为它们具有宽光谱、合适的带隙、大的载流子迁移率和长的载流子扩散长度。近日，台湾中央大学Ming-Chou Chen，阳明交通大学Eric Wei-Guang Diau开发了一系列新的三苯胺（TPA）功能化异构聚噻吩作为用于倒置锡基钙钛矿太阳能电池（TPSC）的空穴传输材料（HTM）。1）联噻吩(BT)首先在3和5位用两个TPA（电子供体；D）功能化，得到两种结构异构化合物（3BT2D和5BT2D）。然后将官能化的BT2D与3,3'-双（十四烷基硫基）-2,2'-联噻吩(SBT-14)/3,3'-双十四烷基-2,2'-联噻吩(BT-14)偶联，生成结构异构聚噻吩(1-4)，与传统的聚[N,N"-双(4-丁基苯基)-N,N"-双(苯基)-联苯胺]（聚-TPD）作为TPSC的HTM进行比较。2）通过对钙钛矿层的能级进行适当调整，TPA功能化聚合物基TPSC表现出增强的操作稳定性和效率。此外，SBT-14中具有分子内S(烷基)∙∙∙S(硫代)相互作用的长硫代十四烷基链限制了分子旋转，并对器件制造过程中薄膜的分子溶解度和润湿性产生强烈影响。3）在所有研究的聚合物中，用3-SBT-BT2D聚合物制备的TPSC表现出最高的空穴迁移率和最慢的电荷复合，并实现最高的功率转换效率8.6%，并且具有良好的长期稳定性，性能保持约90货架存储超过4000小时的初始值的%，这是迄今为止报道的非PEDOT:PSSTPSC的最佳效率。
Rajendiran Balasaravanan, et al, Triphenylamine (TPA)-Functionalized Structural Isomeric Polythiophenes as Dopant Free Hole-Transporting Materials for Tin Perovskite Solar Cells, Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302047https://doi.org/10.1002/aenm.202302047
7. Nano Letter：二维氮化硼纳米片在准固态聚合物电解质中构建的快速锂离子传输路径
准固态电解质(QSSE)因其比非水液体电解液安全性能显著提高和比全固态电解液更好的工艺适应性而广受欢迎。然而，由于液体分子的存在，QSSE通常具有较低的锂离子迁移数和较差的热稳定性。近日，北京航空航天大学宫永吉教授，Peizhe Tang报道了随着BNNFs的引入，PVCA基电解液表现出优异的综合性能，包括良好的阻燃性和加工性、宽的电化学稳定窗口(5.4V)、高的tLi+(0.78)和高的离子电导率(1.3 mS cm−1)。1）研究人员对电解液良好的离子迁移性的机理进行了详细的探讨。通过锂离子与BNNF之间的吸引耦合，在电解液中建立了锂离子的快速传输路径。2）因此，Li||PVCA-BNNF||Li对称电池中的锂电镀/剥离行为得到了增强，具有超长的寿命(在0.1 mA cm−2时>5600h，在1 mA cm−2时>1000h)。3）PVCA-BNNF QSSE还表现出与商用LFP和高压NCM811正极的良好兼容性和在全电池中的生存能力，这表明它在未来的实际应用中具有潜力。
Jinghan Zuo, et al, Fast Lithium Ion Transport Pathways Constructed by Two Dimensional Boron Nitride Nanoflakes in Quasi-Solid-State Polymer Electrolyte, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02169https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02169
8. Nano Letter：具有强垂直磁各向异性的柔性 Co/Pt 多层膜增强了应力稳定性
由于磁弹性耦合作用，许多柔性磁性薄膜(如Fe、Co、Ni)的磁性对机械应力非常敏感，从而降低了柔性磁电子器件的性能。近日，中科院宁波材料所Huali Yang，Yali Xie，Run-Wei Li报道了通过交替堆积钴和铂形成具有强垂直磁各向异性(PMA)的多层膜，磁滞回值和磁畴测量都表明PMA对外部应力具有很强的抵抗力。1）随着Co厚度的增加，PMA变弱，磁各向异性容易受到外应力的影响。这些结果是基于微磁模型来理解的，该模型表明磁弹性各向异性相对于初始有效磁各向异性的强度影响薄膜的应力稳定性。2）尽管随着Co厚度的减小，磁弹性各向异性的应力系数增大，但伴随而来的初始有效磁各向异性的增加保证了PMA具有较强的抗外应力能力。研究结果为构造具有更高应力稳定性的柔性磁电子器件提供了一条途径。
Mengchao Li, Enhanced Stress Stability in Flexible Co/Pt Multilayers with Strong Perpendicular Magnetic Anisotropy, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02047https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02047
9. Nano Letter：解锁快速充电锂硫电池的液态硫化学
对电化学槽中产生的液态硫的一项研究促进了对Li−S氧化化学调控的进一步研究。近日，香港理工大学Zheng-Long Xu，Shu Ping Lau通过直观观察硫磺在石墨烯衬底上的电化学生成来研究硫从液到固的转化动力学。1）研究人员研究了不同电流密度下多硫化物的充电情况，发现液态硫滴的大小和数密度与外加电流之间存在定量的关系。然而，面积容量表现出较低的敏感性。2）这一观察结果为设计快速充电的硫阴极提供了有价值的见解。通过在Li−S电池中加入液态硫，即使将倍率从0.1 C提高到3C，容量保持率也能达到∼100%，其高硫负载量为4.2 mg cm-2。本研究有助于更好地理解Li−S化学中液态硫和固体硫生长的动力学，并为优化快速充电操作提供了可行的策略。
Fangyi Shi, et al, Unlocking Liquid Sulfur Chemistry for Fast-Charging Lithium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01633https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01633
10. Nano Letter：氧桥长程双位点通过促进 C−C 键断裂促进乙醇电氧化
优化双位原子间距以实现乙醇的C-−-C键断裂是直接乙醇燃料电池商业化的关键。近日，江南大学Yao Wang，清华大学王定胜教授提出了保持长程双位的概念，以削弱乙醇氧化反应中C-C裂解的反应势垒。1）所得到的长程Rh−O−Pt双位电极具有较高的提高采收率的电流密度，达到7.43 mA/cm2，是Pt/C的13.3倍，并且具有很好的稳定性。2）电化学原位傅里叶变换红外光谱表明，长程Rh-O-Pt双位可以提高产物的选择性，抑制CO中间体的生成。3）理论计算进一步揭示了表面定域电子在Rh−O−Pt周围的重新分布可以促进−OH的直接氧化，加速C−C键的断裂。这项工作为设计氧桥远程双位来调节复杂催化反应的活性和选择性提供了一种很有前途的策略。
Yao Wang, et al, Oxygen-Bridged Long-Range Dual Sites Boost Ethanol Electrooxidation by Facilitating C−C Bond Cleavage, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02319https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02319
11. Nano Letter：钛氧团簇与Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12钎焊锂用于高性能全固态锂电池
石榴石基固体电解质因其高的锂离子导电性和不可燃性而被认为是固态锂电池的关键候选材料，但与锂负极的界面接触不良和锂树枝晶的生长限制了其应用。近日，哈工大Guangyu Zhao，张乃庆提出了一种基于铜焊的界面工程工艺，在锂阳极和LLZTO板材之间原位构建坚固的、厚度可控的非晶界面层，以实现电极/电解液的紧密接触，并解决锂固态电池的界面挑战。1）通过钛−氧团簇的自组装，在电解液表面制备了均匀的焊剂覆盖层。钎焊过程导致了非常紧密的电极/电解液接触，使界面阻抗降至8.32 Ω cm-2。此外，各向同性的非晶中间层不仅为Li+提供了有效的离子传输路径，而且在界面上引导了均匀的电场，允许均匀的Li沉积/剥离，从而抑制了Li树枝晶的生长。2）因此，Li|LLZTO-AMCL|Li对称电池具有高达2.3 mA cm−2的出色CCD。在0.5 mA cm−2下，电池稳定循环4000h以上，过电位仅为50 mV。3）与现有的人工界面制备方法相比，本文提出的基于团簇自组装的钎焊方法有效地解决了界面接触问题，抑制了Li枝晶的生长。此外，该方法操作简单，成本低，易于工业化推广，是一种实用的锂阳极与陶瓷电解液−固相连接的方法。
Xiaoming Bai, et al, Titanium−Oxygen Clusters Brazing Li with Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 for High-Performance All-Solid-State Li Batteries, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01731https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01731
12. ACS Nano：钒作为锂硫电池中 Fe−V 双原子电催化剂的辅助：“2D 中的 3D”形态诱导剂和配位结构调节剂
不良的穿梭行为、缓慢的液固转变氧化还原动力学以及Li2S分解的巨大能垒已成为阻碍锂硫电池实际应用的公认问题。在这里，华东理工大学Yayun Zhang，Jitong Wang，Licheng Ling 受到生物酶中 Fe/V 中心对固氮/硫的惊人催化活性的启发，设计了一种集成电催化剂，包含分散在巧妙的“N-桥联 Fe−V 双原子活性位点 (Fe/V−N7)” 3D in 2D”碳纳米片（记为DAC），其中钒诱发层状结构，同时调节活性中心的配位构型，实现Fe中心3轨道电子的重新分布。1）Fe/V 3d 电子和 S 2p 电子之间的高耦合/结合表现出 DAC-Li2Sn (1 ≤ n ≤ 8) 体系的强亲和力和增强的反应性。因此，DAC对多硫化物具有更强的化学吸附能力，并显着促进双向硫氧化还原反应动力学，这已在理论和实验上得到证明。此外，精心设计的DAC“3D in 2D”形态可以实现均匀的硫分布、促进电子转移和丰富的活性位点暴露。2）因此，组装的Li−S电池在高硫含量（70 wt%）下表现出出色的循环稳定性（在1 C下1000次循环后为637.3 mAh g−1）和高倍率性能（在4 C下为711 mAh g−1）。
Lubin Yang, et al, Vanadium as Auxiliary for Fe−V Dual-Atom Electrocatalyst in Lithium−Sulfur Batteries:“3D in 2D” Morphology Inducer and Coordination Structure Regulator, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05483https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05483
