1. Acc. Chem.Res.: 鎳催化偶聯反應機理及其在烯烴官能化中的應用
烯烴是一種具有多種功能的官能團，但是烯烴的立體選擇性碳官能化反應尚處于研究中，挑戰源于通過傳統的兩電子遷移插入途徑控制選擇性的困難。鎳配合物具有小核半徑，高配對能量，低電負性和低氧化還原電勢等特性，這些性質使Ni催化劑能夠穩定順磁性中間體，緩慢地進行β-H消除反應。有鑒于此，紐約大學刁天寧等人，綜述了這些基本屬性如何影響Ni的催化性能，特別是在烯烴官能化的情況下。
本文要點：
1）Ni催化劑可能通過自由基機理導致不同的立體決定步驟，從而導致分子骨架難以制備。例如，他們開發的不對稱烯烴二芳基化反應依賴于Ni（III）中間體的自由基性質來控制對映選擇性。
2）關于兩組分還原性1,2-雙官能化反應的機理研究揭示了交叉親電子選擇性的起源，因為C sp2和C sp3親電子分別通過兩個電子和自由基途徑在Ni（I）上獨立活化，催化劑還原被確定為turnover-limiting step。
3）Ni的低氧化還原電勢使研究人員能夠開發出還原性，反式選擇性二烯環化反應，其中經典的兩電子機制在Ni（I）/Ni（III）上起作用，說明了化學選擇性和立體選擇性。
總之，該工作闡明了幾種情況下鎳配合物的基本性質，有助于Ni基催化劑的設計開發，并提高Ni催化的烯烴官能化反應的反應性和選擇性。
JustinDiccianni et al. Mechanisms of Nickel-Catalyzed Coupling Reactions andApplications in Alkene Functionalization, Acc. Chem. Res., 2020.
DOI:10.1021/acs.accounts.0c00032
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00032
2. Chem. Sci.：分子雞尾酒策略用于細菌“指紋”檢測
越來越多的證據表明，微生物在調節人體健康和疾病方面起著至關重要的作用。因此，檢測微生物對于理解微生物與疾病的相互作用以及進一步的疾病檢測是非常有意義的。武漢大學張先正教授開發了一種聯合代謝標記策略，即通過具有紅、綠、藍(RGB)三種不同熒光的代謝物衍生物來識別不同的細菌種類和微生物群。
本文要點：
1）與微生物共孵育后，這些熒光代謝物衍生物可與細菌結合，形成針對不同菌種、不同菌群的獨特真彩“指紋”。該研究還構建了一種便攜式光譜儀，可用智能手機自動進行比色分析，以方便地識別不同的細菌種類和微生物群。
2）實驗通過對皮膚感染、菌血癥等不同疾病小鼠的某些菌種和菌群的鑒定，驗證了該策略的有效性；并通過對臨床患者和健康人唾液樣本的微生物菌群“指紋”進行圖譜分析，證明了該策略能對口腔鱗癌、癌前的病變和健康狀態進行準確地區分。
ShengHong. et al. RGB-Emitting Molecular Cocktail for the Detection of BacterialFingerprints. Chemical Science. 2020
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/d0sc01704c#!divAbstract
3. Nature Commun.：Fe摻雜和Co空位對CoSe2析氧活性極限的探討
電子結構工程是高效催化劑設計的核心。然而，以往的研究大多只利用一種技術來調制電子結構，因此很難獲得最佳的電子狀態。格里菲斯大學的HuijunZhao將雜原子Fe和Co空位引入到原子級厚度的的CoSe2納米帶中，用于氧析出催化，得到的CoSe2-DFe-VCo催化劑展示出比其他缺陷激活的CoSe2和先前報道的FeCo化合物更高的催化活性。
本文要點：
1）通過深入的表征和理論計算，確定了最靠近VCo-表面Fe位的Co2位是活性中心，Fe摻雜和Co空位的協同作用使OH*（ΔEOH）的結合能大大降低，而不改變ΔEO，從而降低了催化過電位，優化了Co2活性位點的電子態和中間產物結合能，從而顯著提高了催化活性，多缺陷結構的合理組合有助于揭示不同催化劑對各種電化學反應的催化能力。
2）相比之下，硒原子周圍的氧空位對O*在Co2位的結合能有明顯的影響，導致O*在Co2位的超電位相對較高，催化活性較低。
這種結合兩種或兩種以上的缺陷結構來調控電子結構的策略，可以有效地釋放催化能量，為各種電化學反應的先進催化劑的合理設計提供了廣闊的前景。
Dou, Y., He, C., Zhang, L. et al. Approachingthe activity limit of CoSe2 for oxygen evolution via Fe dopingand Co vacancy. Nat Commun 11, 1664(2020).
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15498-0
4. Science Advances: 共價三嗪框架的選擇性有氧氧化助力分子氧的無金屬活化
分子氧的活化是電催化、電解以及藥物等多相催化應用中十分關鍵的一步。目前催化劑中常常和生物體系的催化酶相類似，以過渡金屬作為活性催化位點來實現分子氧的活化。但是，基于Pt等貴金屬的催化體系成本高昂、催化劑易中毒且難以提純。開發新型的無金屬氧活化催化劑逐漸成為科研人員關注的焦點。近日，比利時肯特大學的Pascal Van Der Voort利用共價三嗪框架成功地構建了不含金屬的分子氧催化活化體系。
本文要點：
1) 研究人員認為克服無金屬分子氧活化體系并使氧活化處于可控狀態的關鍵在于精準控制活性位點，而這可以通過降低材料的碳化程度來實現。因此，研究人員使用廉價易得的1,4-二氯苯作為前驅體通過自模板過程制備了富氮共價三嗪框架，接著通過在400℃在引入摻雜劑進行聚合實現了對材料結構的精確控制并使得異質原子摻雜均勻地分散在整個材料基體中。
2) 研究人員利用這個富氮材料作為催化劑對氧活化生成醛、酮和亞胺的過程進行了研究并揭示了氧活化過程的機理和氮異質原子的作用。電子順磁共振和對照實驗的結果表明共價三嗪框架能夠有效地將分子氧活化為超氧化物。這說明自模板過程引入含氮官能團對于構建高效實用的無金屬催化體系來說十分重要。研究人員還對不同的合成溫度對摻雜劑含量和結構組分的影響進行了討論。此外，共價三嗪框架材料的可重復利用能力也得到了驗證，這解決了催化體系的長久存在的一大難題。
SaraAbednatanzi et al, Metal-free activation of molecular oxygen by covalenttriazine frameworks for selective aerobic oxidation, Science Advances, 2020
DOI: 10.1126/sciadv.aaz2310
https://advances.sciencemag.org/content/6/14/eaaz2310
5. Joule：雙源共蒸法，18.13%效率的鈣鈦礦太陽能模組
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的效率（PCE）的快速提高引起了人們對該技術實現商業化的興趣。利用現有的工業流程可以促進從實驗室到生產線的過渡。南洋理工大學Nripan Mathews , Subodh Mhaisalkar和Annalisa Bruno等人證明了在PSC和微型模組中熱共蒸發MAPbI3層的可擴展性。
本文要點：
1）結合鈣鈦礦層工程，界面優化，表面處理和光管理的策略，小面積的PSC（0.16 cm2的有效面積）和微型模組（21 cm2的有效面積）分別實現了20.28％和18.13％效率。未封裝的PSC在1個太陽光下連續照射100個小時以上，可保留約90％的初始PCE。
2）著眼于串聯和構建集成的光伏應用，已經開發了半透明的微型模組和彩色PSC，對于一組可見顏色，其PCE約為16％。該工作證明了鈣鈦礦技術與工業過程的兼容性以及其在下一代光伏領域的潛力。
JiaLi et al. Highly Efficient Thermally Co-evaporated Perovskite Solar Cells andMini-modules，Joule, 2020.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.005
6. NSR：用于高性能滲透能量轉換的強磺化聚合物（醚醚酮）納米通道
膜基逆電滲析(Red)技術在獲取鹽度梯度中存在的清潔和可持續滲透能量方面具有基礎性作用。然而，目前的膜設計不能滿足高輸出功率密度和穩健性的要求。近日，中科院理化技術研究所，國科大聞利平，江雷和吉林大學龐金輝等人報道了一種具有多個納米通道的磺化聚醚醚酮(SPEEK)納米通道膜，可用于膜基滲透能發電裝置。
文章要點：
1）研究人員通過非溶劑誘導相分離法（NIPS）制備了一種含有大量納米通道的離子選擇性SPEEK膜來以獲得鹽度梯度功率。
2）具有高空間電荷的平行納米通道表現出良好的陽離子選擇性，通過調節納米通道的長度和電荷密度可以進一步提高陽離子選擇性。基于數值模擬，空間電荷體系表現出比表面帶電的納米通道更好的導電性和選擇性。
3）通過混合人工海水和河水，制備的膜基器件的輸出功率密度高達5.8W/m2，鹽度梯度為0.5 M/0.01 M。此外，SPEEK膜表現出良好的機械性能和突出的穩定性，使創建高耐久性的大型化膜發電系統成為可能。
YuanyuanZhao, et al, Robust Sulfonated Poly (Ether Ether Ketone) Nanochannels forHigh-performance Osmotic Energy Conversion, National Science Review, 2020
DOI：10.1093/nsr/nwaa057
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa057
7. Nano Lett.: 既環保又穩定的三元鹵化銅藍色LED
藍色鈣鈦礦發光二極管(PeLEDs)在鉛毒性和運行穩定性方面存在缺陷，并且大多數先前的研究都難以滿足關鍵的藍色NTSC標準。近日，鄭州大學Zhifeng Shi、單崇新、吉林大學Lijun Zhang等人報道了基于零維（0D）Cs3Cu2I5納米晶（NC）的深藍色LED（?445 nm），其具有（0.16，0.07）的色坐標和?1.12％的外部量子效率。
本文要點：
1）Cs3Cu2I5 NC具有出色的耐熱性和環境氧氣/水分穩定性，器件在連續電流模式下運行170小時，實現了創紀錄的?108小時半衰期。熱循環測試（300-360-300 K）和35天的存儲測試進一步驗證了器件的穩定性。
2） 0DCs3Cu2I5 NC具有環保的特性和易于操作的膠體合成技術，可以被認為是深藍LED應用的強有力候選者。
LintaoWang, et al. Colloidal Synthesis of Ternary Copper Halides Nanocrystalsfor High-Efficiency Deep-Blue Light-Emitting Diodes with a Half-Lifetime Above100 Hours. Nano Lett. 2020.
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c00513
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c00513
8. Angew：多酶模擬納米凝膠用于生物響應熒光成像
近年來，試圖設計簡單、穩定和高效的非蛋白系統來實現天然酶的性能，特別是實現高度特異性的癌癥診斷和治療，已成為一個新興的領域。酶模擬物的特性突出了活性位點組分的關鍵重要性，以及整合和穩定它們所支持的網絡環境。在此，同濟大學王啟剛、王霞等人采用酶催化原子轉移自由基聚合(ATRPase)的方法，制備了基于過渡金屬Fe(II)離子配位生物相容性丙烯?；嚢彼峋酆衔锼⒌慕饘俳宦摼酆衔锛{米凝膠(MPGs)體系。
本文要點：
1）MPGs中的單原子、高度分散的鐵離子既是凝膠網絡的有效交聯劑，又是模擬超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性的多酶模擬活性中心。
2）MPGs具有與傳統鐵基納米酶相當的催化活性，與分子酶模擬物和天然辣根過氧化物酶(HRP)相比有更高的熱穩定性。
3)在細胞和動物上的研究證實，基于MPGs模擬活性的串聯催化，可以成功地實現高效的活性氧(ROS)響應生物熒光成像。
MeiyuanQi, et al. Multienzyme-Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP andMetal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging, Angew. Chem. Int.Ed., 2020.
DOI:10.1002/anie.202002331
https://doi.org/10.1002/anie.202002331
9. Angew: 多步加熱合成半導體硼烯的合成
硼烯（Borophene）材料最近在一些工作中得以合成，但是硼烯材料具有金屬性，且穩定性較差，因此難以得到廣泛應用。有理論研究顯示，氫化的硼烯結構具有較高的穩定性和較高的電子學性質，是納米光電子學領域中的理想材料。但是，這種氫化硼烯材料的合成有較高的難度。南京航天航空大學的臺國安等報道了一種大量制備高穩定的硼烯材料的方法，該方法通過在H2氣氛中原位加熱還原NaBH4，從而實現了大量制備硼烯，并且該方法中無需使用金屬基底，通過分步控制加熱進行。得到的氫化硼烯具有非常高的結晶性，并且在強酸性和強堿性環境中具有較高的穩定性。生成的氫化硼烯材料的結構符合計算模擬的半導體α相二維硼材料。使用這種氫化硼烯材料制備的存儲設備（memory device）開關比為3×103，操作電壓低于0.35 V。
本文要點：
1）材料合成步驟。三步加熱策略：首先將NaBH4固體加熱到490 ℃并保持2 h，隨后加熱到550 ℃并保持30min，最后加熱到600 ℃保持30 min。得到的樣品厚度能達到< 1 nm（約0.78 nm，分布范圍為0.78~3.5 nm，平均厚度為1.8 nm），納米片的大小在1~15 μm范圍，平均大小為5.14 μm。反應過程中，在200 ℃，NaBH4分解生成NaH、B、H2。在425 ℃，NaH分解生成Na和H2。反應中分步加熱過程是必須的，直接加熱到500 ℃無法得到產物。分布加熱能夠生成含B-B組分的中間體產物。
2）器件制備。制作了基于Glass/Au/Borophene-PVP/Ag結構的記憶存儲器器件，并考察了器件的電學性質（I-V曲線）。器件顯示了轉換電壓非常低（0.35 V），說明器件工作中需要的能量較低。
ChuangHou, et al. Ultrastable Crystalline Semiconducting Hydrogenated Borophene.Angew. Chem. Int. Ed. 2020,
DOI:10.1002/anie.202001045
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202001045
10. AFM綜述：石墨烯和多孔石墨烯材料的化學及應用前景
作為一種獨特的材料，石墨烯和氧化石墨烯(GO)幾乎滲透到了各個研究領域。其最吸引人的特征是石墨烯或GO的功能性和組裝性，被認為是化學功能化的構建基塊，可用于構建非常規的多孔石墨烯材料（PGMs），PGMs不僅具有多孔材料和石墨烯的優點，同時，對于特定應用，它也比其他多孔碳材料具有主要優勢。基于此，中科院金屬研究所成會明院士和中科院大連化物所吳忠帥等人綜述了石墨烯和多孔石墨烯材料化學的最新進展，包括表面化學，界面化學，組裝化學和功能化化學及其潛在應用。此外，還總結了它們在多領域應用中的多孔結構與性能的關系。
文章要點：
1）綜述了石墨烯和氧化石墨烯功能化的化學方法，以及典型的孔道的形成過程(如面內孔、二維層狀孔和三維互連孔組件)，自組裝和剪裁機理，以突出精確控制孔形態和孔徑的重要性。
2）由于其獨特的孔結構、形貌各異和獨特的性質，使得PGMs在儲能、電催化、分子分離等領域具有重要的應用價值。
3）最后討論了從了解化學自組裝到具體應用中，PGMs面臨的相關挑戰，并提出了有效解決方案。為PGMs的化學和應用的發展提供了深刻的見解。
Huang,et al, The Chemistry and Promising Applications of Graphene and Porous GrapheneMaterials. Adv. Funct. Mater. 2020
DOI：10.1002/adfm.201909035
https://doi.org/10.1002/adfm.201909035
