1. Chem. Soc. Rev.：表面修饰细菌的合成、功能化及其生物医学应用
上海交通大学刘尽尧教授对表面修饰细菌的合成、功能化及其生物医学应用相关研究进行了综述。1）在过去的十年内，基于细菌的生物制剂（包括可成像的探针、诊断试剂和治疗药物等）因具有可基因操作、快速增殖、可定植和特异性靶向疾病部位等性能而取得了一系列显著的进展。然而，如何成功实现细菌生物制剂的临床应用仍是一项极具挑战性的难题，主要原因在于细菌生物制剂具有对环境损伤的固有易感性、难以避免的毒性副作用以及在感兴趣部位的积累有限等问题。细胞表面成分在塑造细菌行为等方面能够发挥重要作用，这也为化学修饰细菌和引入不同的、无法在自然条件下实现的外源性功能提供了新的契机。近年来，研究者通过表面修饰制备了多种功能化细菌，它们在多种生物医学应用中表现出了巨大的潜力。2）作者在文中对表面修饰细菌的合成、功能化及其在生物医学领域中的应用进行综述。首先，作者介绍了基于细菌表面结构的化学修饰方法，并重点介绍了通过修饰细菌表面的特定成分而实现的一些高级功能；此外，作者还总结了表面化学修饰细菌在生物成像、诊断和治疗应用中的优势和局限性，并进一步讨论了该领域目前面临的挑战和可行的解决方案，旨在为开发制备新一代生物医学细菌制剂的化学策略提供借鉴和参考。
Sisi Lin. et al. Surface-modified bacteria: synthesis, functionalization and biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2023https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d3cs00369h
2. Science Advances：通过闪蒸焦耳加热回收电池金属
报废锂离子电池（LIB）的惊人积累和电池金属来源的日益稀缺，引发了对有效回收策略的紧急呼吁。然而，以高效率和低环境足迹回收这些金属具有挑战性。近日，莱斯大学James M. Tour，Boris I. Yakobson使用脉冲直流闪蒸焦耳加热(FJH)策略，将黑色物质（阳极和阴极组合）在几秒钟内加热到>2100开尔文，导致随后的浸出动力学增加约1000倍。1）即使使用0.01MHCl等稀酸，所有电池金属（无论其化学成分如何）的回收率都很高，从而减少了二次废物流。2）超快高温实现了钝化固体电解质界面的热分解和难溶金属化合物的价态还原，同时减少了挥发性金属的扩散损失。3）与现有回收方法相比，生命周期分析表明，FJH显着减少了废锂离子电池处理的环境足迹，同时将其转变为经济上有吸引力的工艺。
Weiyin Chen, et al, Battery metal recycling by flash Joule heating, Sci. Adv. 9 (39), eadh5131.DOI: 10.1126/sciadv.adh5131https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh5131
3. Science Advances：氟化多孔框架可实现坚固的无阳极钠金属电池
钠金属电池在高能量密度和低成本储能技术方面有着巨大的前景，但由于灾难性的枝晶问题而严重受阻。包括亲钠晶种/托管界面设计在内的最新策略在抑制枝晶方面取得了巨大成功，同时在电镀前忽略了不可避免的界面耗尽的Na+，这会造成过量的钠使用，牺牲输出电压，并最终降低能量密度。近日，西北工业大学Hongqiang Wang，Fei Xu证明，精心设计的氟化多孔骨架可以同时实现优异的亲钠性能，而对于无树枝晶和耐用的钠电池来说，界面消耗的Na+可以忽略不计。1）正如物理化学和理论表征所阐明的那样，多孔通道上清晰的氟化边缘既可确保高亲和力，确保均匀沉积，又可确保低反应性，从而为电镀提供了卓越的Na+利用率。2）因此，在无阳极电池中，实现了稳定的400次循环和优越的平台与斜率容量比的协同性能提高。概念验证软包电池提供每公斤325瓦时的能量密度和在无阳极条件下坚固的300次循环，为金属电池的实际部署开辟了一条具有极大可扩展性的途径。
Rong Zhuang, et al, Fluorinated porous frameworks enable robust anodeless sodium metal batteries, Sci. Adv. 9 (39), eadh8060.DOI: 10.1126/sciadv.adh8060https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh8060
4. Science Advances：通过波长分辨中子成像揭示电池电解液中温度的影响
了解电解质混合物在极端条件下的局限性是确保可靠和安全的电池性能的关键。在先进的表征方法中，飞行时间中子成像 (ToF-NI) 的独特之处在于它能够绘制金属外壳和电池组内含氢材料的物理化学变化。然而，该技术需要在脉冲源中长时间暴露，这限制了其适用性，特别是对于低温下的分析。为了克服这些限制，保罗谢勒研究所Pierre Boillat在连续源上使用高占空比 ToF-NI，证明其能够暴露由于整体分子扩散变化而导致的电解质的物理和化学变化。1）这项工作中描述的策略减少了所需的暴露，并为研究电解质混合物的热稳定性提供了基线，从最先进的电解质混合物的验证到其在电池中的性能。2）这种分析和方法适用于含氢材料，其应用范围远远超出电解质。
Eric Ricardo Carreon Ruiz, et al, Revealing the impact of temperature in battery electrolytes via wavelength-resolved neutron imaging, Sci. Adv. 9 (39), eadi0586.DOI: 10.1126/sciadv.adi0586https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi0586
5. Science Advances：用于软组织再生的逆向工程仿生柔性网络支架
人工合成支架在软组织再生中的临床应用中，移植物-宿主机械失配是一个长期存在的问题。尽管已经投入了大量的努力来解决这一重大挑战，但现有合成支架的再生性能仍然受到组织生长缓慢(与自体移植相比)和机械故障的限制。近日，清华大学Yihui Zhang， 解放军总医院Qi Quan展示了一类设计合理的柔性网络支架，它可以精确地复制软组织的非线性力学响应，并通过减少移植物与宿主的机械失配来增强组织再生。1）这种柔性网络支架包括一个管状网络框架，其中包含反向工程的弯曲微结构，以产生所需的机械性能，并在网络周围包裹一层电纺超薄膜，为细胞生长提供适当的微环境。2）在大鼠坐骨神经缺损或跟腱损伤模型上，网络支架的再生性能明显优于临床批准的电纺管道支架，在预防靶器官萎缩和恢复静态坐骨神经指数方面取得了与自体神经移植相似的结果。
Shunze Cao, et al, Inversely engineered biomimetic flexible network scaffolds for soft tissue regeneration, Sci. Adv. 9 (39), eadi8606.DOI: 10.1126/sciadv.adi8606https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi8606
6. Science Advances：通过在膜电极组件上直接涂覆氧化钨层诱导的选择性电导来提高汽车燃料电池的耐久性
由于启动/关闭（SU/SD）期间催化剂腐蚀而导致的耐久性差是燃料电池电动汽车（FCEV）商业化的主要障碍。近日通过利用WO3中的质子嵌入/脱嵌实现金属-绝缘体转变(MIT)，实现了SU/SD条件下的耐久性增强。然而，由于其物理和化学性质，此类氧化物负载催化剂不适合直接应用于膜电极组件（MEA）工艺的大规模生产阶段。在这里，浦项科技大学Yong-Tae Kim报道了一种独特的方法，该方法可以在SU/SD情况下实现相同的耐久性增强，同时直接适用于传统的MEA制造工艺。1）研究人员在双极板、气体扩散层和MEA上涂覆WO3，以研究MIT现象是否实现。2）WO3涂层MEA在SU/SD过程中表现出94%的性能保持率，这是所知的最高水平。它可以直接有助于提高商用FCEV的耐用性，并立即应用于MEA批量生产过程。
Sang-Hoon You, et al, Enhancing durability of automotive fuel cells via selective electrical conductivity induced by tungsten oxide layer coated directly on membrane electrode assembly, Sci. Adv. 9 (39), eadi5696.DOI: 10.1126/sciadv.adi5696https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi5696
7. Science Advances：针尖活化单原子催化：金红石型二氧化钛表面Au吸附原子的CO氧化
金属氧化物表面一氧化碳氧化的单原子催化对于温室回收、汽车催化等至关重要，但有关原子尺度机制的报道仍然很少。在这里，大阪大学Yan Jun Li使用扫描探针显微镜表明，在氧化金红石二氧化钛表面上充电单个金原子（无论是正电还是负电）都可以显着促进一氧化碳的吸附。1）研究人员在中性金原子上没有观察到一氧化碳吸附。确定了金原子上两种不同的一氧化碳吸附几何形状。2）研究人员证明了原子力显微镜尖端对吸附金单原子的氧化还原态、一氧化碳吸附几何形状以及一氧化碳吸附/解吸的完全控制。3）在带电的金原子上，研究人员通过尖端激活一氧化碳和邻近的氧吸附原子之间的 Eley-Rideal 氧化反应。研究结果为一氧化碳吸附提供了前所未有的见解，并表明电子或空穴附着后金对一氧化碳氧化的双重活性也是现实条件下光催化的关键成分。
Yuuki Adachi, et al, Tip-activated single-atom catalysis: CO oxidation on Au adatom on oxidized rutile TiO2 surface, Sci. Adv. 9 (39), eadi4799.DOI: 10.1126/sciadv.adi4799https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi4799
8. Nature Photonics：具有淀粉-聚碘界面缓冲层的钙钛矿太阳能电池疲劳性能的改善
金属卤化物钙钛矿太阳能电池有望引领光伏领域的革命。然而，由于其柔软的离子晶格，钙钛矿对外部刺激很敏感，并且在实际应用中，所产生的器件在循环应力下会出现明显的疲劳。且由于对材料降解的亚稳态动力学缺乏基本的了解，缺乏在循环照明下缓解器件疲劳的有效手段。鉴于此，来自北京大学材料科学与工程学院的周欢萍等人开发了一种淀粉-聚碘超分子作为钙钛矿界面的双功能缓冲层。1) 该研究开发的这种缓冲层既能抑制离子迁移，又能促进缺陷自修复，改性后的钙钛矿太阳能电池在运行42个昼夜循环（12/12 h亮/暗周期）后仍保持了较好的稳定性，维持了98%的初始能量转换效率；2) 此外，这些器件还提供了24.3%的功率转换效率（经认证，23.9%）和12.0%以上的外量子效率的强电致发光，这一发现揭示了超分子化学如何调节钙钛矿和其他具有软晶格的材料的亚稳态降解动力学。
Zhang, Y., Song, Q., Liu, G. et al. Improved fatigue behaviour of perovskite solar cells with an interfacial starch–polyiodide buffer layer. Nat. Photon. (2023).10.1038/s41566-023-01287-whttps://doi.org/10.1038/s41566-023-01287-w
9. Angew：基于四苯基卟啉的螯合配体添加剂作为耐用水性锌金属电池的分子筛界面屏障
持续的水消耗和不可控的枝晶生长严重阻碍了可充电锌（Zn）金属电池（ZMB）的实际应用。在此，清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授，Dong Zhou首次证明微量的螯合配体添加剂可以作为“分子筛状”界面屏障并实现高效的镀/脱锌。1）理论模型和实验研究证明，添加剂分子上的苯磺酸基团不仅有利于其水溶性和在Zn阳极上的选择性吸附，而且有效加速了Zn2+的去溶剂化动力学。同时，螯合配体上的中心卟啉环通过化学结合防止析氢，有效地从Zn2+中排出游离水分子，并可逆地释放捕获的Zn2+，从而实现无枝晶的Zn沉积。2)凭借这种非消耗性添加剂，Zn||MnO2全电池在2100次循环中实现了高达99.7%的平均镀锌/脱锌效率，同时延长了使用寿命并抑制了水分解，从而为开发高耐用性开辟了新途径ZMB。
Xin Zhao, et al, Tetraphenylporphyrin-based Chelating Ligand Additive as a Molecular Sieving Interfacial Barrier toward Durable Aqueous Zinc Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312193DOI: 10.1002/anie.202312193https://doi.org/10.1002/anie.202312193
10. Angew: 通过调节一维共价有机框架中的电荷转移能力促进二氧化碳光还原
二维（2D）亚胺基共价有机骨架（COF）具有光催化二氧化碳还原的潜力。然而，亚胺键的高能垒阻碍了面内光电子转移过程，导致CO2光还原效率不足。在此，中科院福建物构所曹荣研究员，YuanBiao Huang通过构建一维（1D）芘基共价有机框架（PyTTA-COF）提出了一种维数诱导的局部电子调制策略。1）1D PyTTA-COF 的双链状边缘结构能够稳定芳香族主链，从而减少激子解离和热弛豫过程中的能量损失，从而提供高能光电子来穿越亚胺键的能垒。2）因此，当与金属钴离子配合时，1D PyTTA-COF 在可见光照射下表现出显着增强的 CO2 光还原活性，在 8 小时内产生 1003 μmol g−1 的 CO 释放量，超过了相应的二维对应物增加了 59 倍。这些发现为解决亚胺基 COF 中的面内电荷转移限制提供了一种有价值的方法。
Lei Zou, et al, Boosting CO2 Photoreduction via Regulating Charge Transfer Ability in a One-Dimensional Covalent Organic Framework, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309820DOI: 10.1002/anie.202309820https://doi.org/10.1002/anie.202309820
11. Angew：通过塑料催化剂界面工程实现塑料废弃物的无溶剂解聚
通过化学溶解对缩聚聚合物进行解聚通常需要使用大量溶剂和均相催化剂，如酸、碱和金属盐。异相催化剂的催化效率在很大程度上受到固体催化剂与熔点以下固体塑料之间界面接触不良的限制。。鉴于此，美国路易斯安那州立大学Kunlun Ding等报告在一般认为的均相催化解聚过程中，在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面发现了自生异相催化剂层。1）受工业氯硅烷生产中 "接触质量 "概念的启发，我们进一步证明了塑料-催化剂固-固界面的构建可在相对较低的温度下通过气相甲醇分解实现聚对苯二甲酸乙二醇酯的无溶剂解聚。2）通过静电吸附引入的微量地球富集元素（锌）足以催化解聚过程。塑料-催化剂接触质量界面催化的概念可能会为解决塑料废物问题提供新的途径。
Bai, Xiaoshen, et al, Solvent-Free Depolymerization of Plastic Waste Enabled by Plastic-Catalyst Interfacial Engineering. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309949.DOI: 10.1002/anie.202309949https://doi.org/10.1002/anie.202309949
12. Angew：具有可调永久孔隙率的多元氢键有机框架用于芥子气模拟物捕获
精确合成具有永久孔隙的可预测拓扑离散分子晶体仍然是一项长期挑战。鉴于此，福建师范大学陈邦林等首次成功合成了一系列异构多元氢键有机框架(MTV-HOFs)，这些框架由含有-H、-CH3、-NH2和-F基团的芘基衍生物通过形状拟合、π-π堆叠自组装策略合成。1）通过单晶衍射、核磁共振（NMR）光谱和拉曼光谱验证，这些MTV-HOFs是由多达4种不同官能团的构造子组成的单晶材料。通过调整官能团的组合和比例，这些MTV-HOFs表现出可调的疏水性，吸水率从相对湿度50%到80%不等。2）作为应用证明，所产生的MTV-HOFs能够从湿气中捕捉芥子气模拟物：2-氯乙基硫醚（CEES）。不同官能团在MTV-HOFs孔隙中的位置产生了协同效应，从而使CEES/H2O的选择性（高达94%）优于仅含纯成分的 HOFs，并且与基准MOF材料相比，突破性能更强（高达4000 min/g）。MTV-HOFs的合成为开发多种应用的多孔分子材料提供了一个平台。
Gao, Xiangyu, et al. Multivariate hydrogen-bonded organic frameworks with tunable permanent porosity for a mustard gas simulant capture, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312393.DOI: 10.1002/anie.202312393https://doi.org/10.1002/anie.202312393
