1. Nature Commun.：一种生物兼容的电解液使锌离子电池的锌负极具有高度可逆性
将技术整合到活体中的进展需要具有生物兼容性和机械灵活性的动力装置。使用水凝胶生物材料作为电解液的水基锌离子电池已经成为一种在生物约束下运行的潜在解决方案；然而，这些电池中的大多数具有较差的电化学性能。在这里，阿德莱德大学郭再萍教授，Shilin Zhang提出了一种生物相容的水凝胶电解质，利用透明质酸，它含有丰富的亲水官能团。
本文要点：
1）该凝胶型电解液对锌阳极具有良好的防腐能力，并可调节锌的形核/生长。
2）此外，凝胶电解液提供了高电池性能，包括99.71%的库仑效率，超过5500小时的长期稳定性，在高锌利用率为80%的情况下提高了250小时的循环寿命，以及高生物兼容性。
3）重要的是，Zn//LiMn2O4电池在3 ℃下1000次循环后容量保持率为82%。
这项工作提出了一种很有前途的凝胶化学，可以控制锌的行为，在生物兼容能源相关应用和其他领域提供了巨大的潜力。
Li, G., Zhao, Z., Zhang, S. et al. A biocompatible electrolyte enables highly reversible Zn anode for zinc ion battery. Nat Commun 14, 6526 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42333-z
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42333-z
2. Nature Commun.：用于高选择性电化学 CO 还原为 CH3OH 的原子高自旋钴 (II) 中心
电化学二氧化碳还原反应（CO2RR）作为一种有前景的二氧化碳减排和转化策略，在过去几十年中得到了广泛的研究。在本工作中，武汉大学Yueming Zhai，香港城市大学Bin Liu，中国科学院上海应用物理研究所Jing Zhou，苏州科技大学Hong Bin Yang，深圳大学Chenliang Su通过改变钴络合物分子催化剂中钴活性中心的构象，可以显著地调节一氧化碳电化学还原合成甲醇的催化效率。
本文要点：
1）在大量实验研究和密度泛函理论计算的基础上，研究表明，由于分子构象的变化，导致了钴的3d轨道从低自旋态(S=1/2)到高自旋态(S=3/2)的电子重排，从而大大提高了CO还原反应的性能。
2）结果表明，在高自旋态的钴络合物上，CoR中间体的氢化加速，动力学同位素效应证实了高自旋态的钴的加氢速率加快。进一步的自然布居分析和密度泛函理论计算表明，高自旋Co2+可以通过dxz/dyz−2π*键增强电子回馈，削弱*CO中的C-O键，促进CoR中间体的氢化。
Ding, J., Wei, Z., Li, F. et al. Atomic high-spin cobalt(II) center for highly selective electrochemical CO reduction to CH3OH. Nat Commun 14, 6550 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42307-1
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42307-1
3. JACS：NiO-POM亚纳米簇光电催化甲烷偶联制备草酸
甲烷氧化偶联制备C2氧化衍生物具有重要的前景，但是该反应通常面临着选择性难以调控的问题。“p-n-p-n”形式的亚纳米材料异质结材料具有很强的外场耦合能力以及可调控的电子结构，因此是具有前景的甲烷选择性氧化催化材料。有鉴于此，清华大学王训等发展厚度为1.8 nm的亚纳米线圈结构NiO-POM，具有优异的光电催化甲烷制备C2性能，在温和反应条件（1 bar, 25 ℃）的C2产量达到4.48 mmol gcat-1 h-1，选择性高达>99 %。
本文要点：
1）通过光电化学的方式，NiO能够活化C-H化学键，生成的*COOH中间体能够被POM簇具有的离域电子稳定。通过NiO和POM复合材料的连续催化活性位点，将*COOH原位偶联生成为草酸。
2）这项研究实现了一种在温和反应条件进行甲烷偶联的经济性方法，展示亚纳米材料的材料设计和应用前景。
Siyang Nie, Liang Wu, and Xun Wang*, Electron-Delocalization-Stabilized Photoelectrocatalytic Coupling of Methane by NiO-Polyoxometalate Sub-1 nm Heterostructures, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c07984
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07984
4. JACS：具有金属电荷传输的波状二维共轭金属有机框架
二维共轭金属有机框架（2D c-MOF）已成为一类新型结晶层状导电材料，在电子和自旋电子学领域的应用具有广阔的前景。然而，目前的2D c-MOFs主要由有机平面配体制成，而由弯曲或扭曲配体构建的具有新颖轨道结构和电子态的层状2D c-MOFs仍然不够开发。在此，德累斯顿工业大学Zhiyong Wang，斯德哥尔摩大学Zhehao Huang，剑桥大学Henning Sirringhaus报道了一种基于氟化核心扭曲扭曲六羟基六苯并六苯并酮（HFcHBC）配体的铜儿茶酚盐波状2D c-MOF（Cu3(HFcHBC)2）。
本文要点：
1）研究表明，所得薄膜由长度可达 ∼4 μm 的棒状单晶组成。通过高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM) 和连续旋转电子衍射 (cRED) 解析晶体结构，表明具有 AA 重叠堆叠的波状蜂窝晶格。
2）研究人员根据理论计算，预测Cu3(HFcHBC)2 具有金属性，而具有大量晶界的晶体薄膜样品在宏观尺度上明显表现出半导体行为，具有明显的热激活导电性。对孤立单晶器件的温度依赖性电导率测量确实证明了 Cu3(HFcHBC)2 的金属性质，具有非常弱的热激活传输行为和 5.2 S cm−1 的室温电导率。
3）此外，2D c-MOF 可用作潜在的储能电极材料，在 5 M LiCl 水溶液中表现出良好的容量（163.3 F g−1 ）和优异的循环性能。研究工作表明，使用扭曲配体的波状 2D c-MOF 能够进行固有的金属传输，标志着用于电子和能源应用的新型导电 MOF 的出现。
Jianjun Zhang, et al, Wavy Two-Dimensional Conjugated Metal−Organic Framework with Metallic Charge Transport, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c07682
https://doi.org/10.1021/jacs.3c07682
5. Angew：非牺牲环境条件下无金属光催化二氧化碳还原为甲烷和过氧化氢
光催化CO2还原为CH4需要光敏剂和牺牲剂通过金属基光催化剂提供足够的电子和质子，而从副产物O2中分离CH4的应用较差。在这里，中山大学欧阳钢锋教授，Yu-Xin Ye，南京大学Qing Tong成功地合成了一种新型电子受体4，5，9，10-吡喃三酮(PT)的无金属光催化剂，这是第一次实现了无金属光催化CO2制CH4和易分离的H2O2。
本文要点：
1）在非牺牲环境条件下(室温，仅水)，甲烷生成量为10.6 mol.g-1·h-1，比已报道的无金属光催化剂高出两个数量级。
2）综合的原位表征和计算揭示了一种多步反应机理，在该反应中，激发的PT中的长寿命氧中心自由基为CO2的活化提供了一个中心，从而得到了稳定的环状碳酸酯中间体，生成能较低。
3）这一关键中间体对随后还原为CH4产物的热力学至关重要，电子选择性高达90%。
这项工作为在非牺牲和无金属条件下将二氧化碳光催化还原为易分离的甲烷的经济可行性提供了新的见解。
Weixin Zou, et al, Metal-Free Photocatalytic CO2 Reduction to CH4 and H2O2 under Non-sacrificial Ambient Conditions，Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313392
DOI：10.1002/anie.202313392
https://doi.org/10.1002/anie.202313392
6. Angew：ZnO 负载 CuAu 纳米合金在水中低温加氢制甲醇
优化二氧化碳转化为氢载体或平台化学品的工艺和材料，是减缓全球变暖和可持续利用可再生能源的关键一步。近日，莱布尼茨催化研究所Ali M. Abdel-Mageed，东京都大学Toru Murayama报道了以≤7摩尔%Au为基础的氧化锌负载的CuAu纳米合金上二氧化碳在水中的加氢反应。
本文要点：
1）研究人员采用197Au Mössbauer、原位X射线吸收(Au、LiI和Cu K边)、常压X射线光电子能谱(APXP)、X射线衍射和高分辨电子显微镜等方法对CuxAuy/ZnO催化剂进行了表征。
2）在200 ℃下，当Cu93Au7的负载量从1增加到10wt.%时，CO2的转化率显著提高了34倍(从0.1增加到3.4%)，同时保持了100%的甲醇选择性。当温度升高到240°C时，观察到有限的CO选择性(46%)，但与二氧化碳转化率增加~3倍有关。
3）根据富含H2O的混合物中CO2加氢过程的APXPS，铜以主要金属状态优先偏析于表面，而少量带电的Au则更深地浸入次表面区域。
Jawaher Mosrat, et al, Low-Temperature Hydrogenation of CO2 to Methanol in Water on ZnO-Supported CuAu Nanoalloys, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202311340
DOI: 10.1002/anie.202311340
https://doi.org/10.1002/anie.202311340
7. Angew: 由可溶液加工的共价有机框架制成的高度柔性介电薄膜
共价有机骨架（COF）被认为是一类具有广泛应用前景的材料，但其较差的溶液加工性限制了其在许多领域的实用性。在这里，德克萨斯大学达拉斯分校Ronald A. Smaldone，劳伦斯伯克利国家实验室Yi Liu报道了一种使用亲水侧链的孔隙工程方法，以提高腙和β-酮烯胺连接的COF的加工性能以及柔性结晶薄膜的生产。
本文要点：
1）研究人员对 COF-PEO-3（腙连接）和 TFP-PEO-3（β-酮烯胺连接）的独立式 COF 薄膜进行机械测量，显示其杨氏模量分别为 391.7 MPa 和 1034.7 MPa。
2）溶解度和优异的机械性能使得这些 COF 能够在介电器件中使用。具体来说，TFP-PEO-3薄膜介电电容器同时表现出高介电常数和击穿强度，放电能量密度为11.22 J cm-3。
这项工作提供了一种生产可溶液加工的 COF 和机械柔性 COF 基薄膜的通用方法，这些薄膜在储能和柔性电子应用中具有巨大的应用潜力。
Milinda C. Senarathna, et al, Highly Flexible Dielectric Films from Solution Processable Covalent Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312617
DOI: 10.1002/anie.202312617
https://doi.org/10.1002/anie.202312617
8. AM：体内自组装的双特异性纳米阻断剂用于增强肿瘤免疫治疗
Anti-PD-L1单克隆抗体可通过激活T细胞以实现成功的肿瘤免疫治疗。然而，T细胞浸润不理想导致的细胞外基质成分的过度积累以及抗体对肿瘤的穿透性较差等问题仍会严重影响肿瘤免疫治疗的有效性。有鉴于此，国家纳米科学中心王浩研究员和哈尔滨医科大学徐万海教授开发了一种基于多肽的双特异性纳米阻断剂(BNB)策略，即在肿瘤细胞表面原位构建靶向CXCR4/PD-L1的纳米簇，从而通过阻断CXCR4促进T细胞浸润和通过占据PD-L1增强T细胞活化，以实现高效的肿瘤免疫治疗。
本文要点：
1）研究发现，BNB策略可选择性识别并结合具有深度穿透肿瘤性能的CXCR4/PD-L1，使其在肿瘤细胞表面快速自组装成纳米簇。与传统的双特异性抗体相比，BNB具有更加独特的体内代谢行为，其在肿瘤中的消除半衰期(t1/2)为69.3小时，比其在血浆中的消除半衰期(1.4小时)长约50倍。
2）较高的肿瘤富集和快速的全身清除等特性能够有效解决潜在的全身副作用问题。此外，过量的细胞外基质成分所产生的实体肿瘤应激也会显著降低至44%，从而促进T细胞的浸润和活化，以发挥免疫治疗效果。综上所述，该研究设计的策略有望进一步增强和拓展PD-1/PD-L1免疫疗法的临床应用效果和前景。
Xing-Jie Hu. et al. An In Vivo Self-Assembled Bispecific Nanoblocker for Enhancing Tumor Immunotherapy. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202303831
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303831
9. Nano Letters：超薄钴基普鲁士蓝类似纳米片组装纳米盒与碳纳米管互穿作为快速电子/钾离子导体，实现卓越的钾存储
由于世界上丰富的钾供应，可充电钾离子电池(PIB)被认为是大规模储能系统中工业锂离子电池的潜在替代品。六氰基钴酸钴(CoHCC)作为PIB负极材料具有广阔的应用前景，但目前其性能还不尽如人意。近日，南京师范大学Xiaosi Zhou制备了新型的5 nm尺度的超薄CoHCC纳米片状散布碳纳米管组装纳米盒(CNTs/CoHCC纳米盒)，以实现高活性的PIB阳极。
本文要点：
1）超薄的CoCC层大大加速了电子传导并提供了大量的活性部位，而连接的碳纳米管提供了快速的轴向电子传输。
2）结果表明，优化后的负极在0.1 A g−1下的放电容量为580.9 mA g−1，且具有长期稳定性，1000次循环保持率为71.3%。
3）研究人员通过原位和非原位表征和密度泛函理论计算，进一步阐明了碳纳米管/碳纳米管纳米盒的K+存储过程和性能提高的原因。
Yifan Xu, et al, Ultrathin Cobalt-Based Prussian Blue Analogue Nanosheet Assembled Nanoboxes Interpenetrated with Carbon Nanotubes as a Fast Electron/Potassium-Ion Conductor for Superior Potassium Storage, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03281
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03281
10. Nano Letters：用于远程外延的N-极性GaN上石墨烯的优异热化学稳定性
由于具有出色的物理性能，对由氮化镓(GaN)外延层制备的高效发光光电和高功率电子器件的需求不断增加，用于下一代显示、通信和晶体管应用GaN的性能，如饱和速度(2×107 cm s-1)、临界电场强度(3.3×106 V cm−1)和外量子效率(84.3%)。近日，麻省理工学院Jeehwan Kim，世宗大学Suklyun Hong，Young Joon Hong，德克萨斯大学达拉斯分校Moon J. Kim研究了基于金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 的远程外延的 GaN 衬底上石墨烯的热化学稳定性。
本文要点：
1）尽管GaN具有优异的物理特性，使其成为高性能电子和发光器件应用的引人注目的选择，但GaN衬底上石墨烯在高温下热化学分解的挑战阻碍了通过MOCVD实现远程同质外延。
2）研究研究揭示了 N 极 GaN 上石墨烯的意外稳定性，从而实现了基于 MOCVD 的 N 极 GaN 远程同质外延。研究人员对 N 极性和 Ga 极性 GaN 衬底的比较分析揭示了明显不同的结果：石墨烯/N 极性 GaN 衬底产生可释放的微晶 (μC)，而石墨烯/Ga 极性 GaN 衬底产生不可释放的薄膜。
3）研究人员将这种差异归因于 GaN 基板上石墨烯的极性依赖性热化学稳定性及其随后与氢的反应。从拉曼光谱、电子显微镜分析和覆盖层分层中获得的证据表明，在基于 MOCVD 的远程同质外延过程中，N 极 GaN 上的石墨烯具有显着的热化学稳定性。
4）实验数据证实的分子动力学模拟进一步证实，由于高温下与氢发生不同的反应，石墨烯的热化学稳定性依赖于 GaN 的极性。基于 μC 的 N 极远程同质外延，研究结果在由具有 InGaN 异质结构的 p−n 结 μC 组成的柔性发光二极管的制造中得到了实际应用。
Joonghoon Choi, et al, Exceptional Thermochemical Stability of Graphene on N‑Polar GaN for Remote Epitaxy, ACS Nano,
DOI: 10.1021/acsnano.3c06828
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06828
11. Nano Letters：高度可逆水锌离子电池界面pH的动态调节
电解液添加剂操作方便，性能显著，已被认为是延长水基锌离子电池循环寿命的有效策略。然而，在长期循环过程中，对不稳定的锌界面进行动态调节仍然是困难的。在这里，南京林业大学Weimin Chen，Xiaoyan Zhou，新加坡科技设计大学Hui Ying Yang三氯甲烷被引入作为一种有效的调节剂，以实现pH稳定和无副产物的界面。
本文要点：
1）天冬氨酸的功能性两性离子不仅通过阴离子基团(-COO−)的捕获效应抑制界面pH扰动和寄生反应，同时通过阳离子基团(-NH2+)的静电屏蔽作用产生均匀的电场。
2）这种协同作用相应地消除了枝晶的形成，并在电解液中创造了一种化学平衡，使锌电池在5 mA cm−2和10 mA cm−2时分别进行了2060 h和720 h的长期镀锌/剥锌。结果表明，在高阴极负载量(8.6 mg cm−2)条件下，电池容量在1000次循环后保持了93%。
Min Luo, et al, Dynamic Regulation of the Interfacial pH for Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02904
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02904
