含尿素废水的转化制取清洁氢能技术日益受到关注，但尿素氧化反应（UOR）仍面临催化动力学迟缓和长期稳定性不足的挑战。本研究通过电化学重构CoP纳米针前驱体，在碳纤维纸（CFP）上构建了具有亲水表面和丰富氧空位（Ov）的松散多孔CoOOH纳米结构（CoOOH LPNAs）。该三维电极在1000 mA·cm−2电流密度下展现出1.38 V（vs. RHE）的低电位和优异的UOR耐久性。在阴离子交换膜（AEM）电解槽中，工业级尿素辅助水分解仅需1.53 V即可实现1000 mA·cm−2的电流密度，并稳定运行100小时无衰减。实验与理论研究表明，丰富的氧空位能够有效调控CoOOH的电子结构并且产生Co原子相互靠近的独特Co3三角活性位点。这种协同作用精确调控了反应物及中间产物的吸附-脱附过程，显著降低了UOR的热力学能垒。此外，超亲水自支撑纳米阵列结构促进了反应过程中气体气泡的快速脱附，既提升了整体反应效率，又避免了气泡堆积引发的催化剂剥离问题，从而在高电流密度下同时实现了催化活性和稳定性的双重提升。
开发高效、稳定的氧还原反应电催化剂对于质子交换膜燃料电池的大规模应用具有重要的促进作用。合金化是目前广泛采用的Pt基催化剂优化策略之一，然而，传统Pt基无序合金催化剂活性目前依然无法满足燃料电池设备的要求。此外，过渡金属容易在酸性体系中发生腐蚀溶解，造成催化剂活性的迅速衰减，从而导致设备的整体稳定性较差。相比之下，金属间化合物因其原子有序排列可以提供独特的电子效应、几何效应及更强的金属间相互作用，实现催化活性与稳定性双重提升的目标。本文报道了一种L10型Pt2NiCo三元有序金属间化合物纳米催化剂（o-Pt2NiCo），相较于Pt2NiCo无序合金和Pt/C，其催化活性与稳定性均有显著增加。通过进一步改变退火条件对Pt2NiCo的有序度进行调控，并探究了ORR性能与有序度之间的关系。实验结果表明，当退火温度为800 °C，退火时间为2 h时，Pt2NiCo有序度达到最高值35.9%，且有序度与催化活性呈正相关。对于电催化ORR反应，o-Pt2NiCo在0.9 V电位下的质量活性能够达到0.44·mgPt−1，分别是无序Pt2NiCo合金（d-Pt2NiCo）和Pt/C的1.8倍与2.8倍。同时，o-Pt2NiCo的催化稳定性也得到了大幅度提升，在30000圈电位循环后质量活性保持率依然能够达到70.8%，远超d-Pt2NiCo和Pt/C。
多巴胺（Dopamine，DA）是一种重要的神经递质，其准确检测对临床诊断和神经科学研究至关重要。由于多巴胺具有电化学活性，常通过电化学方法进行检测，电化学方法因其操作简便、响应迅速、适用于在体分析而备受关注。本文本研究采用HAuCl4还原的方法在二硫化钼纳米片上修饰金纳米颗粒制备了Au@MoS2复合材料，旨在构建一种高灵敏度的多巴胺电化学传感器，以增强DA吸附，从而提升检测多巴胺的性能。SEM、TEM、EDS、XPS、XRD证实了Au@MoS2的成功合成，并且金纳米颗粒均匀分布在MoS2纳米片表面。电化学表征结果表明，Au@MoS2/GCE在10 μmol·L-1 DA溶液中表现出明显的氧化峰，且电化学活性显著优于未修饰的GCE和纯MoS2。DPV结果表明，Au@MoS2/GCE在800 nmol·L-1至10 μmol·L-1范围内对DA呈现良好的线性关系，检出限（LOD）低至78.9 nmol·L-1（S/N=3），并且对其他共存干扰物质具有优良的选择性。此外，在Au@MoS2表面进行激光诱导产生带有表面带有大量负电荷缺陷的LIAu@MoS2,，实现了对低浓度DA的超灵敏检测。此外，激光诱导的Au@MoS2（LIAu@MoS2）由于表面富含大量带负电荷的缺陷，能够实现对低浓度DA的超灵敏检测。综上所述，本文成功制备了Au@MoS2复合材料，并构建高灵敏度的多巴胺电化学传感器。该传感器具有成本低廉、操作简单和易于量产的特点，显著提升了对DA的传感性能，在生物传感领域具有潜在的应用前景。
开发适用于海水电解质的高性能氧还原反应（ORR）电催化剂是实现海水锌空气电池（SZABs）发展的关键。本文提出了一种在双金属单原子催化剂中构建局域电场耦合氯离子固定策略，所制备催化剂在海水电解质中表现出优异的ORR性能，其半波电位（E1/2）高达0.868 V，组装的SZABs最大功率密度（Pmax）达182 mW·cm−2，显著优于商用Pt/C催化剂（E1/2: 0.846 V；Pmax: 150 mW·cm−2）。原位表征和理论计算结果表明，铁位点比钴位点具有更强的氯离子吸附亲和力，能够在ORR过程中优先吸附海水中的氯离子，并通过同离子排斥效应构筑低氯离子浓度的局域微环境，从而抑制氯离子对钴活性中心的吸附和腐蚀，实现优异的催化稳定性。此外，铁-钴原子对之间的定向电荷迁移形成局域电场，优化了钴位点对含氧中间体的吸附能，进一步提升ORR催化活性。
由于锂硫电池高理论能量密度（2600 Wh·kg-1）和比容量（1675 mAh·g-1），被认为是集成可再生能源系统用于大规模能量存储的潜在解决方案之一。但由于“穿梭效应”、容量衰减和体积变化等障碍阻碍了锂硫电池的成功商业化。现阶段已提出各种策略以克服技术障碍，本文综述了不同金属氮化物作为高性能锂硫电池阴极宿主材料的应用，总结了不同宿主材料的设计策略，讨论了金属氮化物性质与其电化学性能之间的关系，最后，提出了对金属氮化物设计和发展的合理建议，以及促进未来突破的想法。我们希望本文能够引起更多关于金属氮化物及其衍生物的关注，并进一步促进锂硫电池的电化学性能。
电催化二氧化碳还原是一种有望解决全球能源和环境危机的变革性技术。然而，其实际应用面临着两大关键挑战：一是分离混合还原产物的过程复杂且能耗高，二是所使用碳源（反应物）的经济可行性。为了同时解决这些挑战，固态电解质（SSE）反应器的研究正在受到日益广泛的关注。在这篇综述中，我们着眼于探讨将SSE应用于电化学CO2捕获和转化串联系统的可行性。我们首先讨论了SSE反应器的结构和基本原理，随后介绍了其在上述两个领域及串联电解的应用实例。与传统的H型电解池、流动池及膜电极电解池相比，SSE的关键创新在于阴离子交换膜和阳离子交换膜之间部署的SSE层，它实现了高效的离子传输，且可通过去离子水或湿润的氮气流有效地分离离子传导和产物收集功能。目标产物可以在SSE中间层通过两极离子复合形成，并通过多孔的SSE层被流动介质高效地带走，产生纯净的液相产物。由于CO2还原反应可以生成一系列液体产物，过去几年中先进催化剂的开发也进一步推动了SSE反应器在高效化学品生产中的实践应用。值得注意的是，由于阴极还原反应常常消耗水中的质子并导致局部高碱性环境，SSE可应用于从不同气源（如烟道气）中捕获酸性CO2以形成碳酸根离子。在电场的驱动下，形成的CO32-可以通过阴离子交换膜，并被阳极半反应产生的质子所酸化，实现高浓度CO2的再生，进而被收集作为下游CO2电还原的低成本原料。基于这一原理，近年来已有多种SSE构型的反应器被报道用于高效捕获不同气源的CO2。通过两个SSE单元的协同作用，已经实现了串联电化学CO2捕获和电催化转化。最后，我们对SSE在未来面向碳中和领域的应用中提出了展望，并建议更多关注以下具体方面的优化：SSE层的基本物理化学性质、电化学工程视角下离子和物种通量及选择性，以及连续CO2捕获和转化单元之间的系统性匹配。这些努力旨在进一步推动固态电解质反应器在更广泛的电化学领域中的应用示范。
固态锂电池因其优异的安全性能而成为大规模储能领域的研究热点。与锂金属阳极匹配的高压正极材料的发展使固态锂电池的能量密度接近甚至超过了基于液体电解液的锂电池。然而，在高电压条件下（> 4.3 V），固态电解质组分分解、结构退化和界面副反应会显著降低高压固态电池性能，阻碍其进一步发展。本文综述了高压固态锂电池中无机电解质、聚合物电解质和复合电解质的最新研究进展。同时，详细介绍了高压凝胶固体电解质和高压准固体电解质的设计。此外，界面工程对于提高高压固态电池的整体性能至关重要。最后，我们总结了高压固态锂电池面临的挑战，并对未来的研究方向提出了自己的看法，以期对未来的研究具有指导意义，推动高压固态锂电池的发展。
随着锂离子电池（LIBs）在便携式电子产品、电动汽车和电网储能领域的广泛应用，因可燃液态有机电解质所引起的电池安全问题受到越来越多的关注。固态锂电池（SSLBs）凭借其高安全性和高的能量密度潜力，被视为下一代储能技术的重要方向。然而，固态电解质（SSEs）的实际应用仍面临诸多挑战，包括离子电导率低、与电极界面相容性差、机械性能不理想，以及规模化制备困难等。如何获得满足应用需求的高性能锂离子固态电解质呢?为回答这一科学问题，本文系统梳理了近年来SSEs的研究进展，涵盖无机类（氧化物、硫化物、卤化物）、有机类（聚合物、塑性晶体、聚离子液体）以及新兴的软固态电解质（S3Es）类。分析表明，单组分（无机、有机）固态电解质存在固有局限性，且仅通过成分和结构调整难以完全克服。相比之下，软固态电解质，特别是基于“刚-柔协同”复合策略和借助多孔框架实现“Li+去溶剂化”机制的S3Es体系，能够通过整合互补组分的优势，在电化学性能（如离子电导率与电化学稳定窗口）、力学性能及可加工性方面实现协同提升，展现出作为下一代SSEs的巨大潜力。此外，本文还进一步探讨了S3Es面向实际应用所面临的关键挑战及新兴研究趋势，旨在为高性能SSEs的未来发展提供战略性见解。
使用陶瓷电解质的全固态锂离子电池（LIBs）被认为是理想的可充电电池形式，因为它们具有高能量密度和安全性。然而，在追求全固态LIBs的过程中，锂资源层面的问题往往被选择性的忽视了。最具实用化潜力的富锂陶瓷电解质会使得全固态LIBs的锂消耗量是常规LIBs的数倍至数十倍。考虑到以当前的锂资源条件很难支撑全固态锂离子电池的可持续发展，另一种同样能够提供高能量密度和安全性双重优势的系统——全固态钠离子电池（SIBs），相比于锂离子电池具有更显著的可持续性优势，并有可能成为下一代高能量密度电池发展竞赛中的有力竞争者。然而，目前关于全固态钠离子电池的研究依然处于十分初步的阶段，本文简要介绍了全固态SIBs的研究现状，并通过对聚合物类材料，钠超离子导体（NASICON）类材料等固态钠离子导体的总结讨论，解释了全固态SIBs的可行性与潜在优势的来源。此外，本文还简要讨论了通过人工智能辅助开发固态钠离子导体的可行性，旨在激发研究人员的兴趣并吸引更多人关注到全固态SIBs这一领域中。
Fe-N-C催化剂长期受限于氧还原反应动力学迟缓的问题，这源于其对氧中间体的过度吸附强度及较低的活性位点利用率。杂原子掺杂通过调节金属位点的电子结构优化中间体吸附，有效加速氧还原反应动力学，而化学气相沉积技术可以提升活性位点的周转频率。本文采用双前驱体的化学气相沉积策略，开发出富含FeS1N4位点的FeSNC催化剂。实验与理论分析表明，硫元素的引入打破了活性位点的对称配位，将OH*吸附能从0.212 eV优化至1.194 eV。此外，活性位点的周转频率从1.98 e-1·site-1·s-1提升至6.32 e-1·site-1·s-1，显著增强了催化剂的本征活性。更值得注意的是，含硫物种的亲水性显著提高了掺硫催化剂的亲水性，从而促进了氧气和质子传输。因此，FeSNC催化剂在0.1 mol·L-1 HClO4中表现出极高的0.863 V半波电位，并在H2-O2质子交换膜燃料电池中达到1.2 W·cm-2的峰值功率密度。这项工作突出了配位工程的关键作用。
均相电催化氮气还原反应（NRR）可在温和条件下探索分子固氮路径，并通过调控金属中心、配体骨架与反应介质构建和优化催化体系，从而在分子层面捕获关键固氮中间体。然而，该领域仍受制于所需还原电势较负、析氢反应竞争强、可持续周转频率受限及长期稳定性不足等瓶颈。本综述以“电子如何递送至分子活性中心”为主线，对均相电化学氮气活化/转化体系进行分类：一类为直接电子传递（DET），电极将电子传递给可循环的介导体“mediator”，再由介导体在均相体系中传递给催化循环。介导体系进一步分为仅传递电子的电子转移（ET）介导体与实现质子-电子耦合递送的PCET介导体。在DET部分，我们梳理从早期低价钛、钨物种到近年来广泛研究的钼、铁、铼分子配合物的结构与反应过程中的关键中间体，并将机理归纳为两条主路径：其一为“cleavage-first”断键路径，通过N≡N裂解生成可分离/可表征的金属氮化物（M≡N）；其二为“PCET-first”路径，在保持N-N键的前提下逐步氢化形成NxHy中间体并进一步生成氨。上述归纳为建立配体电子效应、二级配位层、多金属协同及溶剂/电解质微环境与选择性之间的构效关系提供参考。在介导部分，ET介导体可在一定程度上将强还原需求从催化剂本体“外移”，缓冲过强的还原环境并降低失活风险；PCET介导体则依托可调的氧化还原电位与介体-H键强度（BDFE），以更可控的方式进行电子/质子转移，从而促进中间体氢化并提升有效活性与周转数。最后，我们强调均相电催化氮气还原的研究仍需坚持严格的污染控制与定量产物鉴定标准，并指出有必要通过更合理的分子与体系层面设计提升催化反应在长时间运行下的稳定性。进一步地，我们展望了可将介导体策略、分子催化剂设计与电解槽工程相结合，推动均相体系由机理模型迈向具备规模化潜力的电化学合成氨器件。
钴（Co）中心对含氧中间体的弱吸附能，是致使Co-N-C催化剂与昂贵的铂基催化剂在催化氧还原反应（ORR）中存在显著性能差异的主要原因。本研究通过硼酸铵共热解策略实现硼取代，从而对Co-N-C活性位点结构进行精准调控。反应中原位生成的氨气（NH3）气体对表面进行刻蚀形成缺陷，为硼原子取代活性中心的氮原子奠定基础。精心构筑的CoB1N3活性中心可以赋予钴位点更高的电荷密度及与氧物种更强的吸附能，进而加速ORR动力学。如预期所示，所制备的Co-B/N-C催化剂展现出优于Co-N-C的ORR性能：半波电位提升40 mV，转换频率提高五倍。该催化剂优异的ORR活性在膜电极性能测试中同样显著，峰值功率密度达824 mW·cm-2，取得了目前同等条件下钴基催化剂的最高水平。本工作不仅提供了先进催化剂的设计方法，更为燃料电池应用开发了一种极具前景的非贵金属ORR电催化剂。
单颗粒碰撞电化学通过溶液中颗粒与电极的随机碰撞，以单颗粒分辨率直接表征实体/颗粒，获得丰富的物理化学信息，成为近二十年来电分析化学的前沿之一。有趣的是，（微/纳米级）传感电极从可极化的液/液（汞/液）界面发展到固/液界面，再到液/液界面（即两互不相溶电解质溶液界面，ITIES），仿佛完成了一个循环（但实际上并没有）。ITIES凭借其可极化性（在水/α,α,α-三氟甲苯界面处高达1.1 V的电势窗口）和高重现性，已成为蓬勃发展的SECE中最新的传感电极。SECE在固/液界面发展起来的四种测量模式（直接电解、介导电解、电流屏蔽和电荷置换）也在微型ITIES上得到了充分实现。本文将从基本概念、运行机制和最新进展（例如离子体的发现、法拉第离子转移的屏蔽效应等）的角度讨论ITIES中的这四种模式，并展望这一新兴领域未来的发展方向。
介孔碳载体可通过纳米孔限域Pt沉积缓解磺酸根中毒问题，但其形态特征对氧传输的影响机制尚不明确。本研究结合碳载体形态模拟与改进的催化层团聚体模型，构建了阐明催化层孔结构演化、Pt利用率及氧传输过程的数学模型。结果表明，局部传质阻力主要由三个因素主导：（1）决定氧通量的活性位点密度；（2）决定最短传输路径的离聚物膜厚度；（3）影响实际路径长度的离聚物-Pt表面积比。在低离聚物/碳比例（I/C比）条件下，活性位点不足导致局域传输阻力显著增加（因素1主导）；而高I/C比虽提升离聚物覆盖率，但膜厚增大会削弱传质（因素2-3主导）。大尺寸碳颗粒因降低外比表面积并增加离聚物厚度，导致局域传质阻力净升高。随着纳米孔内Pt占比或Pt质量分数增加，孔内Pt密度升高加剧孔道堵塞，导致活性位点减少并增加离聚物厚度及表面积，进一步增大传质阻力。同样地，Pt载量降低导致活性位点减少，氧传输阻力线性增加。本研究强调需协同优化载体形态、Pt分布及离聚物含量，在平衡催化活性与传质效率的同时抑制孔道堵塞，研究结果可以为高性能介孔碳催化剂设计提供系统化理论指导。
金属-有机框架（MOF）纳米材料因其独特性质显著促进了电化学传感器的发展。合理设计双金属MOF并集成与微电极对于提高电化学性能至关重要，但仍然面临巨大挑战。本工作中通过原位电沉积方法将双金属FeCo-MOF纳米材料组装于金超微电极（Au UME，直径约为5.2 µm）表面，并应用于肾上腺素（EP）的电化学检测。FeCo-MOF呈现类纳米花结构，均匀分散在超微电极基底上。FeCo-MOF/Au UME在EP检测中表现出较好的电化学性能，具有高灵敏度36.93 μA·μmol-1·L·cm-2和低检测限1.28 μmol·L-1。这可归因于EP在超微电极基底的非线性快速传质特点，以及基于MOF结构中Fe、Co双金属的协同催化效应。此外，我们将FeCo-MOF/Au UME成功应用于人血清样本中EP的检测，且表现出较高回收率。本研究工作不仅有助于扩展电化学传感器研究领域，还将为设计开发基于MOF纳米敏感材料的微纳电化学传感器件提供指导和借鉴。
水系钠离子电池因其较高的安全性而在水系电池领域备受关注。然而，水基电解液的特性降低了负极材料工作电位以及电化学稳定性，进而阻碍了水系钠离子电池的大规模应用。钛酸亚磷酸盐（NaTi2(PO4)3，NTP）因其出色的电化学性能和可调的结构，被认为是最具实用化前景的用于水系钠离子电池的负极极材料之一。近年来，围绕NTP的研究取得了显著进展，但关于其研究现状和未来发展方向的综述仍然缺乏。在此背景下，本文首先介绍了NTP的基本特性，并深入分析了其实际应用所面临的挑战。随后，全面概述了提升NTP电化学性能的改性策略。最后，基于当前的研究状况和实际需求，提出了推动实现水系钠离子电池实际应用的建议和展望。本综述旨在为未来研究提供方向指引，推动从基础材料创新逐步过渡到工业应用，进而加速水系钠离子电池的大规模商业化进程。
水系超级电容器具有快速充放电特性，已经成为一种重要的电化学储能器件。然而，它们的应用受到了较窄电压窗口的制约。尽管近年来盐包水（WIS）电解质的设计已显著克服了这一应用缺陷，但工作电压窗口高达2.5 V的WIS体系仍然非常稀缺。为了丰富超级电容器所用高压水系电解质的类型，本文基于三氟甲烷磺酸四甲基铵盐（TMAOTf）的电化学惰性，报道了一种由TMAOTf、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂（LiTFSI）、水（H2O）和乙腈（ACN）组成的TMAOTf基杂化电解质，鉴于ACN对自由水的配位效应、Li+的溶剂化效应以及TFSI-的化学惰性，TMAOTf基杂化电解质展现出优良的非燃特性，且其电化学稳定窗口（3.35 V）远比目前所报道经典WIS电解质的要宽。进一步将这种杂化电解质与商业活性炭电极（YP-50F）所匹配，所构筑的水系超级电容器能够输出宽的工作电压窗口（2.5 V）、高的倍率性能（10A·g-1下的容量保持率为80%）、长的循环寿命（45,000次循环）和优异的低温性能（-20 oC下循环2000次的容量保留率为99.99%），克服了水系超级电容器电压窗口与循环寿命的冲突。因此，这种TMAOTf基复合水系电解质的设计不仅丰富了具有长循环寿命和高工作电压窗口水系超级电容器的类型，也证明了电解质杂化策略对构筑高性能储能器件的有效性，为碳中和目标的实现蓄势赋能。
溶剂化离子交换膜近年来作为电化学能源转换与存储装置的核心组件，已获得学界广泛关注。本文从基质结构分类角度，系统梳理了离子交换膜的结构组成、性能优势、研究进展、离子传导机制及现存问题，并深入解析了性能优化方法、关键性能指标及影响因素。该研究为优化离子交换膜的设计应用提供理论支撑，为未来水电解制氢、电化学储能等领域的技术发展注入新动能。
基于纳米移液管的电化学扫描探针技术是一种多功能非接触成像工具,并被广泛应用于生物学研究。除了一般的表面形貌成像研究外，它在局部递送生物活性分子方面的潜力也逐渐显现。在这篇简短综述中，我们介绍了这种技术在单细胞研究中的应用，特别是局部递送。我们总结并比较了三种递送模式的工作原理，包括阻抗脉冲、压力驱动和电渗流驱动递送，还回顾了这些模式在单细胞研究中的应用。此外，本文还讨论了基于扫描离子电导显微镜的递送技术所面临的技术挑战及其在医学和药理学研究中日益增长的影响力。
直接乙醇燃料电池作为传统能源的有前途替代方案，具有能量密度高、环境可持续性好和操作安全等优势。相较于直接甲醇燃料电池，直接乙醇燃料电池的毒性更低且制备工艺更成熟；与氢-氧燃料电池相比，直接乙醇燃料电池在储存运输可行性和成本效益方面表现更优，显著提升了商业化潜力。然而，乙醇分子中稳定的C-C键会形成高活化能垒，常导致电氧化不完全。目前商用的铂和钯基催化剂对C-C键的断裂效率低下（< 7.5%），严重制约了DEFCs的能量输出和功率密度。此外，催化剂成本高昂和活性不足进一步阻碍了其大规模商业化。近期DEFC阳极催化剂设计的进展主要集中在材料组分优化和催化机理阐释两方面。本综述系统梳理了过去五年乙醇电氧化催化剂的研发动态，重点探讨了提升C1路径选择性和C-C键活化的策略，包括：合金化设计、纳米结构工程、界面协同效应等，并深入分析总结了其作用机制。最后，我们提出了DEFC催化剂商业化面临的挑战与未来发展方向。
