復合材料集各組分的優點于一體，是高效析氧反應(OER)的理想催化劑。然而，合理構建具有良好物理/電化學性能的雜化復合結構仍然具有挑戰性。
新加坡南洋理工大學樓雄文教授、Luan Deyan等人精心設計了一種有應用前景的OER電催化劑，由含三種金屬的金屬有機框架(MOF)組成，通過陽離子交換策略負載在S/N摻雜碳大孔纖維上，記為S/N-CMF@FexCoyNi1-x-y-MOF。得益于由三金屬組分帶來的高本征活性，以及空心S/N-CMF基底有利于活性位點的暴露，通過集成各組分的優點，使所得到的S/N-CMF@FexCoyNi1-x-y-MOF電催化劑對堿性OER具有出色的活性和穩定性。
相關工作以《Supporting Trimetallic Metal-Organic Frameworks on S/N-Doped Carbon Macroporous Fibers for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution》為題在《Advanced Materials》上發表論文。值得注意的是，這也是樓雄文教授在《Advanced Materials》上發表的第50篇研究論文。
研究表明，最優的復合催化劑在10 mA cm-2下的過電位為296 mV，并具有低至53.5 mV dec?1的Tafel斜率。結合X射線吸收精細結構光譜和DFT計算，作者揭示了在OER運行過程中后形成的Fe/Co摻雜γ-NiOOH是S/N-CMF@FexCoyNi1-x-y-MOF的高OER性能的起源。
Supporting Trimetallic Metal-Organic Frameworks on S/N-Doped Carbon Macroporous Fibers for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution，Advanced Materials，2023.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202207888
氣-液-固三相界面（TPI）對于促進電化學CO2還原至關重要，但在整合其他有利于電解的理想性能的同時，最大化其效率仍然具有挑戰性。
在此，香港城市大學樓雄文教授等人經過精心設計和制造了一種超疏水、導電和分層金屬絲膜，其由核殼CuO納米球、碳納米管（CNT）和聚四氟乙烯（PTFE）集成到導線結構中（CuO/F/C(w)），以最大限度地發揮各自的功能。
相關文章以“Superhydrophobic and Conductive Wire Membrane for Enhanced CO2?Electroreduction to Multicarbon Products”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。
結果表明，本文所制備結構中幾乎所有的CuO納米球都能實現有效的TPI和與導電CNT良好的接觸，這也為保證CuO納米球表面富集CO2和實現快速的電子/傳質奠定了基礎。因此，在H型電池中，在-1.4V時該膜的法拉得效率為56.8%，部分電流密度為68.9 mA cm-2，遠遠超過裸CuO的10.1%和13.4 mA cm-2。
Yunxiang Li, Zhihao Pei, Deyan Luan, and Xiong Wen (David) Lou*, Superhydrophobic and Conductive Wire Membrane for Enhanced CO2?Electroreduction to Multicarbon Products,?Angew. Chem. Int. Ed.,?2023, https://doi.org/10.1002/anie.202302128
二氧化碳（CO2）激活和載流子分離/遷移的精細調控具有挑戰性，提高CO2的光還原效率勢在必行。
在此，福州大學汪思波教授和香港城市大學樓雄文教授等人通過在中空Co9S8多面體的外表面修飾二乙烯三胺（DETA）功能化Cd0.8Zn0.2S納米線，制備了分層Co9S8@Cd0.8Zn0.2S-DETA納米籠作為S型光催化劑，用于還原CO2和質子以產生CO和H2。
其中，胺基增強了CO2的吸附和活化，而具有S型界面的“納米線-on-納米籠”分層空心異質結構促進了光誘導電荷的分離和轉移。采用Co(bpy)32+作為輔催化劑，具有最佳的光催化劑效率，在420 nm處的表觀量子效率為9.45%，這是可比條件下的最高值。
此外，紫外光電子能譜、開爾文探針和電子自旋共振證實了光催化劑中的S型光催化劑電荷轉移過程。更加重要的一點是，本文通過原位漫反射紅外傅里葉變換光譜檢測了CO2-to-CO還原的關鍵COOH*物質，并得到了密度泛函理論計算的支持，從而提出了一種可能的CO2還原機制。
相關文章以“S-Scheme Co9S8@Cd0.8Zn0.2S-DETA Hierarchical Nanocages Bearing Organic CO2?Activators for Photocatalytic Syngas Production”為題發表在Adv. Energy Mater.上。
Bo Su, Mei Zheng, Wei Lin, Xue Feng Lu, Deyan Luan, Sibo Wang,* Xiong Wen (David) Lou*, S-Scheme?Co9S8@Cd0.8Zn0.2S-DETA Hierarchical Nanocages Bearing Organic CO2?Activators for Photocatalytic Syngas Production,?Adv. Energy Mater.,?2023, https://doi.org/10.1002/aenm.202203290
Sci. Adv.綜述：用于穩定鋰金屬負極的界面工程
鋰金屬負極（LMAs）由于不穩定的固體電解質界面（SEI），容易引起鋰枝晶生長而導致電池失效。其中，具有優化后的物理化學和機械性能的人工SEI已被證明對于穩定LMAs至關重要。
在此，浙江工業大學陶新永教授和佴建威教授，香港城市大學樓雄文教授總結了目前基于表面工程構建保護層作為人工SEI的有效策略和關鍵進展，包括使用不同初始狀態（固體、液體和氣體）的試劑或使用一些特殊途徑（例如等離子體）對LMAs進行預處理，還簡要介紹了用于研究LMAs保護層的基本表征工具。
最后，基于現有的鋰金屬表面工程策略，討論其在實際中進一步應用的可能性，以及應用可能面臨的挑戰、機遇和可能的未來發展方向。
相關文章以“Surface engineering toward stable lithium metal anodes”為題發表在Sci. Adv.上。
Gongxun Lu?, Jianwei Nai?*, Deyan Luan, Xinyong Tao*, Xiong Wen (David) Lou*,?Surface engineering toward stable lithium metal anodes, Sci. Adv., 2023. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf1550
樓雄文&張華彬，最新Nature Synthesis評論！
由于最大化的原子效率和提高的固有催化活性，單原子催化劑（SACs）被廣泛的研究。目前，制備SACs的傳統合成策略主要基于金屬物種在載體或載體前體上的預吸附，以及熱化學處理或還原過程。
通常涉及復雜和高成本的濕化學合成程序、復雜的宿主材料制備以及錨定位點的復雜生成和操作。因此，亟需開發簡單、低成本且通用的合成方法來構建定義明確的SACs。
近日，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授等人在Nature Synthesis上發表了題為“A general approach to 3D-printed single atom catalysts”的文章。
作者開發了一種3D打印策略，以高產率制備SACs。該策略適用于各種合成參數，包括過渡金屬原子、金屬負載、配位環境和材料的空間幾何結構。這種3D打印技術能夠制造具有所需幾何形狀的SACs，并為SACs的可擴展生產提供了可能性。
詳見：重磅！喬世璋Nature Synthesis！單原子制備規模化！
基于此，新加坡南洋理工大學樓雄文教授和阿卜杜拉國王科技大學張華彬教授聯合在上Nature Synthesis上發表了題為“3D printing of single-atom catalysts”的評論文章！該策略利用天然聚合物（明膠、明膠甲基丙烯酰（GelMA）等）作為油墨，成本低且易獲得，因此該3D打印方法經濟實惠且簡單。厘米級的3D前驅體通過3D打印直接自動構建，然后冷凍干燥去除殘留水分。
接著，冷凍干燥的樣品被熱裂解，以得到明膠或GelMA88衍生碳負載的3D打印SACs。SEM顯示，通過3D打印技術生成的材料的結構，在熱解過程后被很好的保留。通過HAADF-STEM表征，可直接觀察到孤立的反應中心，證明了成功地制備了SACs。
本研究通過調整過渡金屬原子類型、負載量、配位環境等參數，都可在對金屬物種的原子彌散變化最小的情況下進行控制。通過改變油墨中相應的金屬（Co、Ni）乙酰丙酮前驅體的濃度，分離反應中心的金屬負載含量由3.9%提高到20.8%。
此外，作者還開發了一種后合成處理，可以改變金屬中心的配位環境。通過改變打印參數，還可控制3D打印前體的孔尺寸、3D打印材料的圖案和制備樣品的尺寸。
其中，3D打印的Fe-SAC催化硝酸鹽還原反應時，表現出顯著增加的氨產量。SACs的最終研究目標是：確定其與傳統顆粒基催化劑相比的優勢；實現催化劑的規模化生產；實現其在各種研究和工業應用中的應用。
然而，該技術目前還不適用于具有不同載體的SACs的合成，如半導體和沸石，因此還需要進行更多的工作。SACs的大規模制備可能產生連鎖反應，使有價值的燃料和化學品能夠以非常理想的方式可持續生產。但是，還需要進一步發展不同納米材料的標準
3D printing of single-atom catalysts.?Nature Synthesis,?2023, DOI: 10.1038/s44160-022-00207-0.
https://doi.org/10.1038/s44160-022-00207-0.
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