1. Nature Commun.：4Hb-TaS2中的双组分向列超导性大多数超导体具有各向同性的单组分序参数，并由超导标准理论很好地描述。非常规的多成分超导体极为罕见，人们对它们的了解也少得多。特拉维夫大学Y. Dagan等结合了扫描隧道显微镜和角度分辨宏观输运来研究候选手征超导体4Hb-TaS2。1）作者揭示了伴随双重对称超导临界场的隧道电导的准周期一维调制。面内临界场Hc2的强调制指向向列型非常规有序参数。然而，成像的涡核在低温下是各向同性的。作者提出了一个模型来协调这一明显的差异，并考虑到先前观察到的低温下自发的时间反转对称性破缺。该模型描述了主导手征超导序参量和向列序参量之间的竞争。后者在接近正常相位时出现。2）作者的结果有力地支持了4Hb-TaS2中双组分超导性的存在，并可以为其他电荷有序和超导性共存的系统提供有价值的见解。
Silber, I., Mathimalar, S., Mangel, I. et al. Two-component nematic superconductivity in 4Hb-TaS2. Nat Commun 15, 824 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45169-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45169-32. JACS：操纵金属有机框架中钴位点的自旋态以促进二氧化碳光还原光催化二氧化碳还原在缓解全球能源和环境问题方面具有巨大潜力，其中催化中心的电子结构起着至关重要的作用。然而，自旋态作为电子特性的关键描述符却在很大程度上被忽视了。在此，中科大江海龙教授，Jun Jiang提出了一种简单的策略，通过将Co物质交换到稳定的锌基金属有机框架（MOF）中来改变其配位环境，以提供Co-OAc、Co-Br和用于CO2光还原的Co-CN。1）实验和DFT计算结果表明，Co位点不同的自旋态导致光催化中CO2吸附/活化不同的电荷分离能力和能垒。2）因此，具有最高自旋态Co位点的优化Co-OAc表现出优异的光催化CO2活性，为2325.7μmol·g−1·h−1，对CO的选择性为99.1%，在没有贵金属和额外的光敏剂的情况下，在所有报道的MOF光催化剂中名列前茅。这项工作强调了MOF作为自旋态操纵以改善光催化的理想平台的潜力。
Kang Sun, et al, Manipulating the Spin State of Co Sites in Metal−Organic Frameworks for Boosting CO2 Photoreduction, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c11446https://doi.org/10.1021/jacs.3c11446
3. JACS：设计COF结构光催化氧化苄氨
由于COF材料具有柔性结构以及非常容易进行官能团修饰等特点，因此COF受到光催化领域的广泛关注。但是由于COF的光吸收能力比较弱，光电子转化效率比较低，而且缺乏合适的催化活性位点，因此如何得到优异光催化氧化活性的COF材料非常困难。有鉴于此，华南师范大学兰亚乾、路猛等基于框架化学(Reticular chemistry)理念将两种光敏剂与多功能分子组合的方式，设计构筑一系列三维COF光催化剂，实现了优异的光催化氧化活性。 1）由于COF由两种光敏剂分子以及氧化还原能力的分子组合而成，因此PY-BT COF表现最高的光催化氧化活性，在2.5 h的苄氨光催化转化反应中实现了99.9 %的转化率，性能比只有一个光敏剂的COF或者不含氧化还原分子结构的COF性能更好。2）我们通过深入且详细的实验表征和DFT理论计算，提出选择性催化氧化的反应机理。发现光催化激发PY产生的光生电子穿过三芳基氨结构转移到BT结构，PY-BT COF的光催化苄胺氧化反应热力学能量比对比COF更低，从而验证两种光敏剂在光催化反应过程中起到耦合作用。这项工作发展了一种设计COF的新型策略，为发展和设计多功能COF用于有机催化转化反应提供新策略。
Ming-Yi Yang, et al, Three-Motif Molecular Junction Type Covalent Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic Aerobic Oxidation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c12724https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c127244. JACS：等离激元催化硫代硫酸盐的机理及反应条件的影响硫醇-4-氨基硫酚(ATP)和4-硝基硫酚(NTP)的转化被认为是等离子体诱导催化的标准反应之一，因此已经成为众多研究的主题。目前，主要讨论了两条反应途径：一条是原料发生二聚反应生成4，4‘-二硫代偶氮苯(DMAB)，另一条是在盐酸溶液中将NTP还原为三磷酸腺苷。在这项实验和理论相结合的研究中，莱布尼茨光子技术研究所Volker Deckert通过仔细控制酸性溶液和蒸气中的反应条件，解开了涉及到的等离子体介导的反应机理。1）由于NTP/ATP样品不同的表面增强拉曼散射(SERS)光谱和在酸性溶液中的谱带漂移(通常归因于水)，研究人员在纯气体条件下进行了额外的实验。在这种酸性蒸气条件下，拉曼数据强烈地表明，形成了一种迄今未被实验鉴定的稳定化合物。2）等离激元混合体系的计算模型，即考虑到两个反应路径中被检测到的关键中间体涉及的电子跃迁的波长依赖性，证实了新化合物4-亚硝基苯酚(TP*)的实验发现。 3）通过时间相关的SERS测量跟踪反应动力学，能够在基于二聚体和基于单体的途径之间建立联系，并在不同的环境条件下建议可能的反应路线。因此，在分子水平上提供了关于潜在反应机理的热力学方面的见解，补充了光谱结果。
Xiaobin Yao, et al, Mechanism of Plasmon-Induced Catalysis of Thiolates and the Impact of Reaction Conditions, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c09309https://doi.org/10.1021/jacs.3c093095. JACS：三方锥铜(I)金属−有机骨架对湿空气中氧气的选择性吸附高纯度或浓缩纯度的氧气用于许多行业，主要是从空气的低温蒸馏中生产出来的，这是一个极其耗资和能源的过程。人们对O2选择性空气分离的新方法的开发非常感兴趣，包括使用具有配位不饱和金属中心的金属−有机骨架，该骨架可以通过电子转移选择性地将O2结合在N2上。然而，这些材料中的大多数只有在低温下才表现出可察觉和/或可逆的吸氧能力，并且它们的开放金属中心也是空气中存在的水的潜在的强结合部位。在这里，加州大学伯克利分校Jeffrey R. Long研究了CuI-MFU-4L(CuxZn5−xCl4−x(btdd)3；h2btdd=bis(1H-1，2，3-triazo[4，5-b]，[4‘，5’-i])二苯并[1，4‘]二恶英)骨架，它在室温下与O2可逆结合。1）研究人员为该材料开发了一种优化的合成方法，以获得高密度的三角锥体CuI位，并且表明，即使在水存在的情况下，这种材料也可以在25 °C下可逆地从空气中捕获O2。2）当暴露在100%相对湿度的空气中时，CuI-MFU-4L在动态突破条件下的重复循环过程中保持恒定的氧气容量。虽然这种材料同时吸附氮气，但氧气和氮气脱附动力学的差异允许在相对温和的再生条件下分离出高纯度的氧气(>99%)。3）光谱、磁学和计算分析表明，O2与铜(I)位结合形成铜(II)−超氧化物部分，呈现温度相关的侧向和端向结合模式。总体而言，这些结果表明，即使没有除湿，CuI-MFU-4L也是一种很有前途的从环境空气中分离氧气的材料。
Kurtis M. Carsch, et al, Selective Adsorption of Oxygen from Humid Air in a Metal−Organic Framework with Trigonal Pyramidal Copper(I) Sites, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c10753https://doi.org/10.1021/jacs.3c107536. EES：锂金属/固体电解质界面对枝晶临界电流的影响在没有锂枝晶形成和短路的情况下，锂/固体电解质界面的结构化是增加固态电池充电电流的一种有效策略。近日，牛津大学Peter G. Bruce、Charles W. Monroe报道了锂金属/固体电解质界面对枝晶临界电流的影响。1) 作者通过在界面电流分布的计算中将锂沉积动力学和锂蠕变力学耦合在一起，并利用锂枝晶生长模型发现，通过增加界面表面积来避免充电时的枝晶受到了与粗糙表面形貌相关的显著限制。2) 这些限制非常严重，因此不太可能增加充电电流，同时避免枝晶和短路到所需水平。作者展示了正弦表面形貌只能在平面界面上枝晶发生之前将充电电流提高约50%。
Shengming Zhang, et al. Influence of contouring the lithium metal/solid electrolyte interface on the critical current for dendrites. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE03322H7. AEM：固态电解质膜在大规模应用中面临的挑战和解决方案与具有液体电解质的传统锂离子电池相比，固态锂离子电池具有更高的能量密度和更高的安全性，被认为是极具潜力的下一代储能技术。大面积固态电解质（SSE）膜具有有效的厚度控制、改进的离子导电性和良好的界面接触，可以降低内阻，增加电池的实际能量密度，并降低制造成本。在颗粒尺度上优化SSE性能和大规模制备SSE膜是高性能固态锂离子电池发展及其工业化的关键。近日，东南大学Cheng Xinbing、Xiao Rui、Li Tao综述研究了固态电解质膜在大规模应用中面临的挑战和解决方案。1) 作者对SSE进行了全面的综述，涵盖了颗粒级特征，如颗粒尺寸、密度和空气稳定性对电化学性能的影响，以及大规模制备SSE膜的主要途径和结构优化策略。2) 此外，作者还详细讨论了大面积SSE膜对固态电池电化学性能的影响及其在软包固态锂离子电池系统中的应用。最后，作者总结了SSE颗粒和SSE薄膜的设计原理，并展望了薄SSE的发展方向。
Xiaozhong Huang, et al. Challenges and Solutions of Solid-State Electrolyte Film for Large-Scale Applications. Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202303850 https://doi.org/10.1002/aenm.2023038508. ACS Nano：具有热刺激的可编程形状颜色同步双响应木材刺激响应材料在传感器、致动器和电子学方面显示出巨大的潜力；然而，它们在增强、可视化和生物合成方面的进一步发展仍然具有挑战性。基于热致变色微胶囊(Tcm)掺杂的动态共价玻璃聚合物的浸渍，北京林业大学Shanshan Gong，Jianzhang Li，中国林科院木材工业研究所Yun Lu展示了一种具有稳健的各向异性结构和可交换的共价自适应网络的可编程形状-颜色双响应木材(SRW-TC)。1）在温和的条件下，由于玻璃化转变温度(34.99 ℃)引起的刚性−柔性位移和拓扑冻结转变温度(149.62 ℃)引发的酯交换反应，所得到的SRW-TC表现出可行的形状记忆和可编程性。2）此外，得到的SRW-TC具有良好的机械性能(拉伸强度为45.70 MPa)、绝热性能(热导率为0.27 W/mK)、各向异性光管理以及良好的光学性能(800 nm处透过率为51.73%，雾度为99.67%)。3）重要的是，兼容的TCM的加入使形状记忆的可行性和刚/柔切换可视化，并通过热诱导的形状−颜色同步双响应来响应外部热刺激，成功地展示了传感温度、抓取物体、加密/解码图标消息等应用。该策略简单、高效，可作为开发高性能多功能木质复合材料的指导思想，在性能可视化、环境传感、材料交互、信息双重加密、局部精确形状和颜色调节等方面具有广阔的智能应用前景。
Yi Tan, et al, Programmable and Shape−Color Synchronous Dual-Response Wood with Thermal Stimulus, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c03607https://doi.org/10.1021/acsnano.3c036079. ACS Nano：用于长寿命氢气电池的非贵金属高熵合金基催化电极开发高效、稳定、低成本的析氢/氧化反应双功能催化剂是推动氢气电池在大规模储能系统中应用的关键。在这里，中科大Wei Chen展示了一种在泡沫铜上生长的非贵金属高熵合金(NNM-HEA@CF)作为镍-氢气(Ni-H2)电池的自支撑催化电极。1）实验和理论计算结果表明，NNM-HEA催化剂通过优化活性中心的电子结构，极大地促进了HER/HOR催化过程。 2）以NNM-HEA@CF为负极组装的Ni-H2电池具有优异的倍率性能和超过1800 h的循环性能，在15 mAh cm−2的面积容量下没有容量衰减。此外，扩展容量为0.45 ah的放大的Ni-H2电池表现出高的单元级能量密度，∼109.3 WH kg−1。此外，基于电极、隔膜和电解液的所有关键部件，其估计成本低至∼107.8 $ kW h−1，与商用铂/碳基镍氢电池相比，成本降低了6倍以上。这项工作为开发用于大规模储能应用的高效非贵金属基双功能氢电池催化剂提供了一种途径。
Shuang Liu, et al, Non-Noble Metal High-Entropy Alloy-Based Catalytic Electrode for Long-Life Hydrogen Gas Batteries, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c09482https://doi.org/10.1021/acsnano.3c0948210. ACS Nano：设计卵黄壳纳米结构以实现荧光和结构颜色的可逆水蒸气响应双模式切换金属卤化物钙钛矿为发展先进的光电子器件提供了大量的机会。近日，广州大学Yibo Chen，中国地质大学（武汉）Guogang Li报道了将金属卤化物钙钛矿集成到具有可控内腔的金属氧化物纳米壳层中，可以实现对水蒸气响应的荧光和结构颜色的双模切换。 1）通过瓶装法将CsPbBr3引入到MnO2纳米壳中，我们设计了CsPbBr3@MnO2蛋黄−壳纳米结构，它可以吸收一定数量的水，在动态水蒸气中表现出快速(小于1 s)和可逆(≥100循环)的荧光开启−关和颜色变化响应。这些响应源于CsPbBr3向CsPb2Br5的水引发相变和MnO2壳层的结构颜色变化。2）氧化物−卤化物界面的电子和成键结构的改变，蛋黄−壳层空腔内的快速积水，以及氧化物壳层的保护作用，促进了可逆转化。蛋黄−壳纳米结构的响应特性在制备具有多重荧光/结构颜色响应的图案化薄膜方面得到了进一步的展示，突出了它们在高级防伪和加密方面的应用潜力。
Zhi-Han Zuo, et al, Designing Yolk−Shell Nanostructures for Reversible Water-Vapor-Responsive DualMode Switching of Fluorescence and Structural Color, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c11092 https://doi.org/10.1021/acsnano.3c11092
