1. Nature Materials：在晶格失配透明导电氧化物上堆叠纹理薄膜透明导电氧化物是现代（光电）电子器件和太阳能转换系统中的关键部件，其上形成的纹理功能膜对性能操控优化非常重要。然而，由于这些材料具有不同的晶体结构，使其难以建立相干界面，从而难以在透明导电氧化物上定向生长。近日，南京大学Zou Zhigang、Li Zhaosheng、Feng Jianyong报道了在晶格失配透明导电氧化物上堆叠纹理薄膜。1) 以晶格失配的六方晶系α-Fe2O3和四方掺杂氟的氧化锡为例，作者通过原子级研究表明，在它们的界面上形成了相干有序结构，并通过氧介导的尺寸和化学匹配方式在掺杂氟的氧化锡上形成了[110]取向的α-Fe2O3膜。2) 此外，作者还实现了晶格失配氧化物的织构化生长，包括尖晶石Co3O4、萤石CeO2、钙钛矿BiFeO3，甚至卤化物钙钛矿Cs2AgBiBr6。该工作为开发高性能透明导电氧化物支撑器件提供了新机遇。
Huiting Huang, et al. Stacking textured films on lattice-mismatched transparent conducting oxides via matched Voronoi cell of oxygen sublattice. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01746-3https://doi.org/10.1038/s41563-023-01746-3
2. Nature Commun.：适用于不对称烯丙基烷基化化学的手性、空气稳定且可靠的 Pd(0) 预催化剂
通过钯催化的不对称烯丙基烷基化形成立体选择性碳-碳键是获得手性天然产物和活性药物成分的关键策略。然而，基于特罗斯特和 Pfaltz-Helmchen-Williams PHOX 配体的催化剂通常需要高负载量、特定的预活化方案和过量的手性配体。这使得这些反应不经济，通常不可重复，因此不可持续。在这里，维多利亚大学David C. Leitch，伦敦玛丽女王大学Stellios Arseniyadis报道了几种手性单组分 Pd(0) 预催化剂，它们在各种不对称烯丙基烷基化反应中具有活性且实际适用。1）尽管 Trost 型配体有着数十年的历史和广泛的使用，但这项工作中的预催化剂是唯一报道的与这些配体形成稳定、可分离的 Pd(0) 配合物的例子。2）通过九种不对称烯丙基烷基化反应评估这些预催化剂，发现在低钯负载量下具有高反应性和选择性。 3）重要的是，研究人员还报道了前所未有的 Pd 催化的乙内酰脲对映选择性烯丙基化反应，仅用 0.2 mol% 的催化剂即可实现克级高收率和对映选择性。
Huang, J., Keenan, T., Richard, F. et al. Chiral, air stable, and reliable Pd(0) precatalysts applicable to asymmetric allylic alkylation chemistry. Nat Commun 14, 8058 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43512-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-43512-8
3. Nature Commun.：完全可重构串并联光伏组件的电气性能
可重构光伏模块是提高部分遮阳系统能源产量的一种有前途的方法。到目前为止，已经通过模拟或简化实验评估了这一概念的可行性。在这项工作中，代尔夫特理工大学Patrizio Manganiello分析了具有六个可重构块的串并联光伏模块的全尺寸原型的户外性能。1）在长达 4 个月的时间内，将其性能与具有静态互连和六个旁路二极管的参考光伏模块进行了比较。2）结果表明，在部分遮蔽下，可重构模块比参考模块多产生了 10.2% 的能量。相比之下，在均匀照明下，由于其开关矩阵引入的额外损耗，可重构光伏模块的能量产量降低了 1.9%。3）最后，研究人员提出了对重新配置算法的修改，以减小模块的输出电流-电压范围并简化模块级功率转换器的设计，同时限制阴影容差损失。
Calcabrini, A., Muttillo, M., Zeman, M. et al. Electrical performance of a fully reconfigurable series-parallel photovoltaic module. Nat Commun 14, 8113 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43927-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-43927-34. Angew：通过电极/电解质界面的中间组装实现可持续尿素合成的通用方法电催化C-N偶联工艺确实是直接尿素合成以及二氧化碳和硝酸盐废物共同升级的可持续替代方案。然而，主要的挑战在于未激活的C-N耦合过程。在这里，湖南大学王双印教授，Chen Chen，Dawei Chen提出了一种用碱金属阳离子进行中间组装的策略，以激活电极/电解质界面上的 C-N 耦合。1）尿素合成活性遵循Li+ < Na+ < Cs+ < K+ 的趋势。在 K+ 存在的情况下，在单原子 Co 负载的 TiO2 催化剂上，相对于可逆氢电极，在 –0.80 V 的电压下，尿素产率为 212.8±10.6 mmol h–1 g –1，创下了世界纪录。2）理论计算和操作同步辐射傅里叶变换红外测量表明，C-N 耦合的能垒通过 K+ 介导的中间组装显着降低。通过将该策略应用于各种催化剂，研究人员证明电极/电解质界面的中间组装是促进可持续尿素合成的通用方法。
Xiaojin Tu, et al, A Universal Approach for Sustainable Urea Synthesis via Intermediate Assembly at the Electrode/Electrolyte Interface, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202317087DOI: 10.1002/anie.202317087https://doi.org/10.1002/anie.202317087
5. Angew：点击化学介导的细胞膜糖共聚物工程用于增强树突状细胞疫苗
树突状细胞疫苗(DCV)能够诱导肿瘤特异性免疫应答，其在肿瘤免疫治疗领域中具有巨大的应用潜力。为了构建工程化增强型DCV，苏州大学陈红教授、刘庄教授和上海大学孙乐乐教授首次通过代谢细胞表面糖工程和无铜点击化学的方法构建了糖共聚物工程化DC疫苗(GDCV)。 1）实验首先利用氟烷接枝的聚乙烯亚胺将肿瘤抗原卵清蛋白(OVA)递送到树突状细胞(DC)中，然后将末端带有二苯并环辛炔(DBCO)基团的糖共聚物偶联到DC上，以制备得到G-DCV。与未修饰的DCV相比，G-DCV可以通过增强DCs与T细胞的黏附来诱导实现更强的T细胞活化。2）研究发现，G-DCV经过继转移后能够更加有效地抑制小鼠B16-OVA(表达OVA抗原)肿瘤的生长。与免疫检查点抑制剂联合后，G-DCV可在不同的肿瘤模型中表现出进一步增强的抗肿瘤作用。综上所述，该研究工作能够为提高DC疫苗的治疗效果提供一种新的有效策略。
He Yang. et al. Click-Chemistry-Mediated Cell Membrane Glycopolymer Engineering to Potentiate Dendritic Cell Vaccines. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202315782https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2023157826. AEM：利用高熵揭示钠离子电池高压下NASICON的快速钠扩散动力学钒基钠超离子导体（NASICON）由于其高的结构稳定性和优异的Na+离子扩散性能而受到人们的广泛关注。然而，Na4VM（PO4）3由于低电子电导率和V4+/V5+的不可逆相变而在高电压（≈4.0V）下遭受容量衰减。北京大学侯仰龙设计了一种高熵Na4VFe0.6Mn0.2Cr0.1（CoMgAl）0.1（PO4）3（NVFP-HE）NASICON材料，该材料利用多种金属的固有效应，实现了优异的倍率性能、良好的离子导电性和电子导电性。1) 这种NVFP-HE阴极不仅在1C下具有141.98 mAh g−1的高放电容量，而且在高达50C的电流速率下具有85.77 mAh g–1的容量。此外，在50 C下进行10000次充放电循环后，NVFP-HE还可以保留66.7%的初始容量。2) 此外，高熵可以缓解4V下不可逆相变引起的性能衰减。NVFP-HE//HC全电池在0.2 C下具有81 mAh g−1的容量。这种高熵效应及其概念验证可以为广泛应用寻找独特的组合和合理设计先进的阴极材料。
Muhammad Tayyab Ahsan, et al. Unraveling the Fast Na Diffusion Kinetics of NASICON at High Voltage via High Entropy for Sodium-Ion Battery. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302733https://doi.org/10.1002/aenm.2023027337. AEM：有序介孔固体电解质界面的电化学活化实现超稳定锂金属电池在锂金属电池中，合理构建人工固体电解质界面（ASEI）可以使锂离子流动和电镀/剥离均匀化，从而增强电极-电解质界面的机械和电化学稳定性。中国科学院Li Chilin提出了一种有序的中孔粉末氧化磷酸锆（ZrOP），并通过在金属Li上刷涂ZrOP来构建具有Li离子导电性的ASEI。1) 在Li阳极循环过程中，ZrOP中P诱导的非晶化可以加速锂化反应，并促进ASEI中含P的Li离子导体和LiF畴的产生。ASEI的电化学活化具有促进的离子导电性和互连的多孔网络，从而有利于Li金属晶粒（尺寸≈10µm）的均匀成核和生长，并有利于在长期的Li电镀和剥离过程中抑制Li枝晶和体积膨胀。2) ZrOP改性的Li对称电池能够在1 mA cm−2下实现超过1600小时的长寿命，基于LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）的全电池具有至少300次循环的稳定性，并且在1 C下的容量保持率为80%。改性的薄锂箔（厚度为40µm）阳极还能够实现基于高负载NCM811阴极的多层软包电池，该电池具有稳定的循环和超过1 Ah的可逆容量。
Yuping Gu, et al. Electrochemical Activation of Ordered Mesoporous Solid Electrolyte Interphases to Enable Ultra-Stable Lithium Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302174https://doi.org/10.1002/aenm.2023021748. AEM：单层介孔碳骨架的多层超晶格插层MXene用于高效电容储能将导电和多孔成分作为柱撑材料结合到二维（2D）材料的夹层中，为重新堆积问题提供了解决方案，并能构建多功能异质超结构。复旦大学董安钢、Yang Dong、Li Tongtao、温州大学Wang Yajun通过MXene Ti3C2Tx纳米片和Fe3O4纳米颗粒的胶体共组装，合成了嵌入单层介孔碳骨架（MMCF）的多层MXene超晶格。 1) 插层的MMCF不仅增加了层间间距并产生了用于快速传输的多孔通道，而且还具有促进电子沿z方向转移的导电柱。这些独特的结构特征可以充分利用单层MXene，使所得的Ti3C2Tx/MMCF超晶格特别适合在含有大量离子的有机电解质中进行电容储能。2) 由Ti3C2Tx/MMCF制成的超级电容器在四氟硼酸四乙基铵/碳酸亚丙酯电解质中具有317 F cm−3的体积电容。此外，由Ti3C2Tx/MMCF制成的微型超级电容器（MSC）通过使用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐作为电解质实现了0.10 mWh cm−2的面能量密度。
Xianwu Huang, et al. Multilayer Superlattices of Monolayer Mesoporous Carbon Framework-Intercalated MXene for Efficient Capacitive Energy Storage. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303417 https://doi.org/10.1002/aenm.2023034179. AEM：氧诱导的结构破坏改善Li3PS4的Li+传输和电化学稳定性全固态电池（ASSB）的性能取决于固体电解质（SE）的Li+传输和稳定性特性。Li3PS4以其对锂金属的稳定性而闻名，但其离子导电性仍然是一个限制因素。佛罗里达州立大学Hu Yanyan通过O取代诱导局部结构紊乱，实现了1.38 mS cm−1的离子电导率，并且Li3PS4−xOx（x=0.31）的活化能为0.34 eV。1) O取代将Li+从2D途径传输转化为3D途径传输，增加了离子迁移率。与Li3PS4相比，Li3PS3.69O0.31在临界电流密度和对Li金属的稳定性方面得到了显著改进，并保留了其电化学稳定性。2) 当Li3PS3.69O0.31与作为阴极活性材料的TiS2偶联时，ASSBs半电池显示出显著增强的容量和倍率性能。该工作阐明了引入局部结构紊乱来改善SE性能的效用，并强调了通过创建氧硫化物SE来结合硫化物和氧化物固有强度的好处。
Michael J. Deck, et al. Oxygen-Induced Structural Disruption for Improved Li+ Transport and Electrochemical Stability of Li3PS4. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302785https://doi.org/10.1002/aenm.202302785
10. ACS Nano：钴锚定三维氮掺杂碳质网络作为低极化和长寿命铝硫电池的分隔改性层
铝-硫（Al−S）电池由于其高理论能量密度、固有安全性和低成本而引起了广泛的兴趣。然而，严重的极化和较差的循环性能严重限制了Al−S电池的发展。在此，乌尔姆亥姆霍兹研究所 Stefano Passerini，Xu Liu提出了用钴锚定的三维（3D）氮掺杂碳质网络（Co@CMel-ZIF）作为隔膜改性层来缓解这些问题，该网络是通过 ZIF-7、三聚氰胺和 CoCl2 的混合物碳化制备的。 1）它呈现出具有中等表面积和高平均孔径的3D网络结构，被证明可以有效吸附多硫化铝并阻碍多硫化物在隔膜上的迁移，从而增强Al−S电池的循环稳定性。同时，Co@CMel-ZIF具有丰富的催化吡啶-N和Co−Nx活性位点，可有效消除硫化物转化的障碍，从而促进极化降低。2）结果表明，以Co@CMEL-ZIF为隔膜的Al−S电池在20 °C的电流密度为50 mA g−1时，极化电压为0.47 V，150次循环后的放电比容量为503 mAh g−1。而采用裸隔膜的电池在相同条件下循环70次后，极化强度为1.01V，放电容量为300 mAh g−1。这项工作表明，改进隔膜是改善Al−S电池高极化和循环性能差的一种有前途的策略。
Cheng Xu, et al, Three-Dimensional Nitrogen-Doped Carbonaceous Networks Anchored with Cobalt as Separator Modification Layers for Low-Polarization and Long-Lifespan Aluminum−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c08476https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08476
11. ACS Nano：高电压锂金属电池中阳离子缺陷调节的锂离子迁移
锂金属作为下一代高能量密度电池的负极材料具有很高的潜力。然而，Li+离子的不均匀传输会导致金属电极上锂枝晶的生长，导致严重的容量衰减和较短的循环寿命。在这项研究中，深圳大学Lei Yao带负电的亲锂位点（例如阳离子金属空位）被用作调节锂金属电池（LMB）中原子级Li+离子沉积的主体。1）作为概念证明，用带负电的 TiNbO4 颗粒（标记为 CNF/nc-TNO）装饰的三维（3D）碳纳米纤维（CNF）被证实是有前途的锂宿主。Nb5+ 和 Ti4+ 离子的碳热还原引起的阳离子空位产生带负电的纤维表面和强静电相互作用，将 Li+ 离子通量引导至纤维下方的阴影区域和整个纤维垫。2）因此，即使在 10 mA cm−2 的高电流密度下，在 CNF/nc-TNO 主体中也观察到了圆周锂金属镀层。此外，CNF/nc-TNO不对称电池比包含无阳离子缺陷的电中性CNF（在20个循环后表现出快速失效）或铜箔的电池具有明显更强大和稳定的库仑效率（CE）（380个循环后为99.2％）。它表现出快速的 CE 衰减，100 次循环后 CE 为 87.1%）。3）此外，CNF/nc-TNO 在重复镀锂/剥离过程中（2 mA cm−2 超过 4000 小时）表现出高稳定性和低电压滞后，面积容量为 2 mAh cm−2 。进一步与高电压LiNi0.8Co0.1Mn0.1（NCM811）正极配对，全电池表现出长期循环（220个循环），CE为99.2%，具有稳定的倍率能力。
Yingmeng Zhang, et al, Cationic Defect-Modulated Li-Ion Migration in High-Voltage Li-Metal Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c09415https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09415
12. ACS Nano：用于无枝晶柔性铝有机电池的 MXene 基混合导体界面
铝电池因其低成本和高理论容量而成为大规模储能应用的有前景的后锂电池技术。然而，阻碍其发展的挑战之一是铝金属阳极的电镀/剥离效果不理想。为了解决这个问题，复旦大学余学斌教授在室温下通过原位化学反应在 Al 表面构建了超薄 MXene 层。 1）所制备的柔性MXene薄膜由于其高的离子导电性和高的机械柔韧性而起到了保护铝金属的盔甲的作用。2）在50 mA cm−2的超高电流密度下，铝/铝电池的铝负极具有超过5000h的长循环寿命，355Wh kg−1 PtO//Al电池的200次循环保持率为100%。这项工作为稳定电极−电解液界面的形成和调节以及改善铝金属电池的有效策略提供了新的见解。
Long Yao, et al, MXene-Based Mixed Conductor Interphase for Dendrite-Free Flexible Al Organic Battery, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c07611https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07611
