近年来，具有较高理论能量密度的锂氧气电池（～3500Whkg^-1）备受研究者关注，被认为有望代替锂离子电池。然而锂氧气电池（Li-O₂）在发展过程中依然面临着许多难题，如循环稳定性较差，动力学缓慢等问题限制了其商业应用。

2024年2月25日，Advanced Energy Materials报道了研究人员在双氧化还原介质（RM）的辅助下制备出具有分级多孔中空结构（HCS）的碳壳，实现了Li-O₂电池的协同工作机制，并解决了放电容量和反应动力学降低的问题。

研究人员发现，HCS的分级多孔结构带来更多的空间来容纳Li₂O₂，不仅增加了活性位点，提高了放电容量，而且有效缓解了Li₂O₂的过度增长，提高了整个电池容量、速率能力和循环性能。由于双RMs(TTF&DBBQ）以表面介导的模式调节Li₂O₂的生长机制，产生具有更高电子传输能力的易分解膜状Li₂O₂，从而改善了反应动力学。 

此外，该项研究发现，具有双RM的HCS基Li-O₂电池在100mAg⁻¹的电流密度下表现出24580mAhg⁻¹的总放电容量和2500h的循环寿命。

这种设计良好的协同机制使Li-O₂电池能够加速电催化反应速率，降低界面阻抗，增加放电容量，延长循环寿命，提高往返效率，为锂离子电池正极材料的优化升级开辟一条新途径。

金属有机框架材料（MOFs）具有丰富的化学组分和结构多样性，为中空多孔碳结构（HNCs）的设计制备和功能化提供了新的平台。但现有方法不仅需要依赖MOF基复合物（如MOF@MOF，MOF@表面保护层），而且相关制备需要进行表面包覆、刻蚀或者配体交换等要求比较苛刻的过程，不利于HNCs的高效合成和放大制备。

2024年2月10日，Angew报道了一种仅基于内部结晶不均的单一组分的MOFs，一步热解获得了一系列空心多孔碳材料的新方法，并证实所获得的空心多孔碳材料可作为长循环稳定的钠离子电池负极材料。

该项研究以传统的溶液反应法代替溶剂热反应法，通过控制反应动力学参数，合成了一系列不同颗粒结构且内外结晶度分布不均的单一组分的MOFs微米晶体颗粒。

这些结晶不均的MOFs颗粒再经一步碳化即可分别演变形成不同结构的空心多孔碳材料，包括蛋黄-蛋壳多面体结构、介孔球结构、空心球结构以及空心多孔超结构。该方法避免了传统方法所需的包覆、刻蚀和配体交换等苛刻步骤，具有较强的可调控性和放大制备的可行性。

同时，该项研究发现所制备的HNCs材料可以作为一种高比容量、长循环稳定的钠电负极材料，在5C的大电流下循环8000次容量保持率为93%，为高稳定性钠离子电池的开发提供了新的思路。

氨硼烷（NH₃BH₃, AB）具有高的储氢密度（19.6wt%），常温下稳定无毒，在催化剂存在的条件下，可以在室温下实现即时按需制氢，方便易行，是便携式电源、燃料电池以及电动汽车等系统的理想氢能来源，应用前景广阔。目前氨硼烷水解产氢研究主要集中在高效催化剂的开发以提升其水解制氢效率。

2024年3月5日，Carbon Energy报道了研究人员基于理论与纳米反应器概念，构筑了氨硼烷（AB）高效产氢用纳米空心碳球封装的PtNi合金催化剂。该项工作基于间苯二酚/甲醛树脂形成的软模板方法构筑了空心碳球包覆的PtNi双金属纳米粒子。

研究发现，中空碳壳有助于反应物在空隙中积聚，增强反应物与反应位点的作用，通过在反应体系中加入不同量的NaOH，研究人员进一步探讨了OH-的有利影响，结果显示在催化剂PtNi@HCS存在下，OH-对AB的水解速率起着至关重要的作用，最高产氢速率达到708molH₂·molcat^-1·min^-1，使该系统成为迄今为止最有效的Pt基催化剂之一。

此外，基于纳米反应体系的高效率和高稳定性，研究人员进一步拓展PtNi@HCS纳米反应器与AB产生的H₂进行串联加氢反应，表明该催化剂是一种高效且用途广泛的催化剂，在环境工程、材料化工等领域具有巨大潜在应用。

为什么近期COFs材料顶刊不断？

重磅！先丰纳米生物载体系统增加新亮点！