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1. Nature Chemistry: 環狀二級胺一鍋法實現三官能團化

具有生物活性的環狀烷基胺的合成通常需要經由多步反應，并且需要在反應中加入并脫除保護基，一些研究中實現了對這種過程的簡化，比如通過C-H鍵活化對有機胺進行活化，但是對未保護的胺進行修飾多個官能團，目前為止還沒有相關可行方法。佛羅里達大學Daniel Seidel等發現了一種方法實現同時對環狀二級有機胺的三官能團取代反應。在該方法中，分子首先經過鋰化與酮氧化劑作用，生成瞬態亞胺物種，隨后轉化為環內1-氮雜烯丙基陰離子（endocyclic 1-azaallyl anion）。這個瞬態亞胺物種隨后可以生成β取代，α、β雙取代，α、β、α’三取代產物。本方法中特別重要的是原位生成環內1-氮雜烯丙基陰離子中間體物種。

本文要點：

1）二級環狀胺的β官能團化。1.5倍二級環狀胺分子和1.5倍n-BuLi在乙醚中于-78 ℃中反應5 min，隨后加入1.5倍PhCOCF₃，于15 min升溫到0 ℃。在0 ℃中加入1.5倍LDA還原劑反應1 h，隨后加入1倍溴化物反應5 h。加入4倍NaBH₄和MeOH，升溫至室溫，反應1 h，得到β位取代的環狀胺分子。通過加入3倍量的(Boc)₂O，實現將二級N上的N-H鍵保護。該反應對多種芐基溴物種有兼容性（甲基、氰基、氟、甲氧基、氧雜環、酯基、雙鍵），一般能得到中等收率。

2）二級環狀胺的α，β雙官能團化。1.5倍二級環狀胺分子和1.5倍n-BuLi在乙醚中于-78 ℃中反應5 min，隨后加入1.5倍PhCOCF₃，于15 min升溫到0 ℃。在0 ℃中加入1.5倍LDA還原劑反應1 h，隨后加入1倍溴化物反應5 h。加入3.5倍攜帶官能團的有機鋰試劑降溫至-78 ℃反應2 h，升溫至室溫，得到α，β位雙取代的環狀胺分子。產物一般為中等收率，并且具有一定的d.r.構型選擇性。

3）二級環狀胺的α，β，α’三官能團化。在二級環狀胺的α，β雙官能團化反應后，降溫至-78 ℃，加入2.5倍PhCOCF₃并反應5 min，隨后加入3.5倍攜帶官能團的有機鋰試劑反應2 h，升溫至室溫，得到α，β，α’三官能團化的產物分子，展現了低至中等收率。

Weijie Chen, et al. Rapid functionalization of multiple C–H bonds in unprotected alicyclic amines.Nature Chemistry 2020,

DOI: 10.1038/s41557-020-0438-z

https://www.nature.com/articles/s41557-020-0438-z

2. Nature Commun.: 利用自然空氣擴散在超疏水三相界面上高效電合成過氧化氫

H₂O₂是一種眾所周知的清潔氧化劑，廣泛用于化工和環境治理等領域。工業上H₂O₂是通過蒽醌氧化工藝合成的，這需要復雜的工藝流程，包括氫化，O₂氧化蒽醌，萃取和純化H₂O₂，存在高能耗，有機廢物多等問題。氧還原反應(ORR)作為一種重要的綠色陰極反應，可以通過直接的兩電子還原反應生成H₂O₂，因其環保、經濟、高效等優點而備受關注。然而，較低的氧氣利用率（<1％）和高能耗仍然制約著該工藝的實際應用。

有鑒于此，南開大學周明華教授等人，設計了一種自然空氣擴散電極（NADE），該電極可以使空氣自然擴散到ORR界面，展示了迄今為止使用碳陰極生產H₂O₂的最高性能，以及非常高的有機污染物降解效率。

本文要點：

1）提出了一種超疏水的自然空氣擴散電極（NADE），與常規的氣體擴散電極（GDE）系統相比，陰極的氧氣擴散系數被提高了約5.7倍。利用碳氈(CF)作為基體和擴散層，不僅簡化了GDE的制造過程，而且使大氣中的空氣能夠自然地擴散到催化層。通過調節催化層的疏水性，建立一個穩定的超疏水三相界面。較高的氧氣傳質系數和和氣-液-固反應界面解決了ORR中的氧氣傳質限制。

2）NADE可使氧氣自然擴散至反應界面，不需要泵入氧氣/空氣來克服氣體擴散層的阻力，從而可在高氧氣含量下快速生成H₂O₂（101.67.mg h^-1 cm^-2），具有很高的氧氣利用效率(44.5%-64.9%)。

3）NADE的長期運行穩定性及其在高電流密度下的高電流效率表明，NADE在H₂O₂電合成和環境修復方面有很大的潛力。

總之，超疏水NADE系統為理解和最小化ORR中的氧傳質限制提供了一個探索性的平臺，并強調了H₂O₂電合成中疏水/親水性反應界面設計的重要性。

Zhang,Q., Zhou, M., Ren, G. et al. Highly efficient electrosynthesis of hydrogenperoxide on a superhydrophobic three-phase interface by natural air diffusion.Nat Commun 11, 1731 (2020).

DOI:10.1038/s41467-020-15597-y

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15597-y

3. Chem. Soc. Rev.：納米藥物的力學性能對其靶向腫瘤的影響

在過去的幾十年里，通過調節納米藥物的機械性能來增強其對腫瘤靶向性能引起了越來越多的關注。華中科技大學李子福教授、甘璐教授和楊祥良教授綜述分析了納米藥物的機械性能對其體內行為的影響，并重點介紹了其對藥物遞送效率和抗腫瘤效果的影響作用。

本文要點：

1）作者綜述了自2000年以來關于納米藥物的力學性能對其靶向腫瘤的影響的相關進展，并介紹了調整納米藥物力學性能的方法和表征納米藥物力學性能的相關技術。

2）最后，作者也對納米藥物在腫瘤靶向給藥中的應用前景和面臨的諸多重大挑戰進行了討論。

ZhengLi. et al. Influence of nanomedicine mechanical properties on tumor targetingdelivery. Chemical Society Reviews. 2020

DOI:10.1039/c9cs00575g

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00575g#!divAbstract

4. JACS: 通過超分子配位驅動的自組裝構建聚合物金屬有機納米膠囊網絡

聚合物金屬有機納米膠囊網絡（polyMONCs），其金屬有機納米膠囊（MONCs）通過功能性聚合物連接，因此可以擁有傳統聚合物的特性，并保留MONCs的結構。近日，美國密蘇里哥倫比亞大學Jerry L. Atwood，浙江大學Xiangquan Hu等報道了通過超分子配位驅動的自組裝方法構建了新型的polyMONCs。

本文要點：

1）作者通過超分子配位驅動的自組裝方法，采用含Mg的鄰苯三酚[4]芳烴基MONCs為單體，通過聚乙二醇（PEG）將其組裝成一種新型的polyMONCs。

2）該polyMONCs可進一步制備成凝膠，且制備的凝膠的機械性能可通過控制PEG/MONCs的比例來調控，制備的凝膠具有超分子聚合物的獨特性質，例如具有自愈特性和刺激響應性。

3）此外，作者獲得了乙二醇/二甘醇交聯的MONCs單晶，這為模擬和研究polyMONCs的自組裝過程提供了直接的視角。

該工作報道了為polyMONCs的制備提供了參考，利用該方法將來有望制備具有催化，導電性，磁性等性能的polyMONCs。

LiShao, et al. Construction of polymeric metal-organic nanocapsule networks viasupramolecular coordination-driven self-assembly. J. Am. Chem. Soc.2020,

DOI: 10.1021/jacs.0c00640

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00640

5. 中科大俞書宏院士JACS：納米線單層上固相離子遷移動力學的實時可視化

離子遷移是一種化學反應過程，離子通過完整的陰離子亞晶格或金屬氧化物晶格遷移，這對尋求開發高性能器件具有重要意義。離子遷移通常伴隨著電荷和質量轉移，非常類似于突觸系統中的Ca²⁺輸運，它可以擴展到許多應用，例如鋰電池，電致變色器件，鈣鈦礦太陽能電池和憶阻型設備。此外，合理控制離子傳輸過程將大大改善相應的性能。在各種離子遷移過程中，固相離子遷移過程很復雜，并且很難追蹤。迄今為止，在原子尺度上具有納米間隙的納米結構之間的原位離子遷移研究仍然是未知的挑戰。化學透射電子顯微鏡（ChemTEM）是一種新興技術，可以使電子束在成像過程中觸發化學反應。通過調節電子束劑量率，可以很好地控制化學反應的類型和速率以及鍵解離。

有鑒于此，中科大俞書宏院士，上海交大鄔劍波等人報告了用原位ChemTEM方法定量研究共組裝納米線（NWs）之間的固相離子遷移過程。

文章要點：

1）研究人員以在Te納米線上的Ag離子作為研究模型，以原子尺度研究固相離子遷移過程。通過原位ChemTEM技術揭示了Ag在單層TeNWs陣列上的各向異性遷移行為，并且Ag離子通過Te納米結構的（101）表面嵌入。

2）基于對實驗數據的分析和相場建模，納米線表面的銀遷移速度快于本體相，從而導致鈍錐相界面的形成。同時，觀察到兩個相鄰NW之間有明顯的間隙遷移，形成的連接“橋”證明了Ag的遷移路徑。

3）除了Ag-Te體系的研究模型外，Ag在Se@ Te NWs上的遷移和Cu在Te NWs上的遷移進一步證實了這種固相離子遷移機制，并且這種原位表征技術具有廣泛的應用性。

該研究提供了對各向異性納米結構上固相離子遷移動力學的批判性見解，這有助于制造定制的和新的異質納米結構。同時，為探索不同納米級材料系統中發生的其他離子遷移過程開辟一條新途徑。 

He, Zhen,et al, Real-time visualization of solid-phase ion migration kinetics onnanowire monolayer, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI：10.1021/jacs.0c02137

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c02137

6. Angew: 沸石中亞納米雙金屬Pt-Zn團簇用于丙烷脫氫

丙烷脫氫（PDH）制丙烯具有巨大的應用潛力，有望滿足全球對丙烯不斷增長的需求，但是目前廣泛使用的Pt基催化劑具有穩定性差和丙烯選擇性低的問題。近日，吉林大學于吉紅，廈門大學王野等報道了一種配體保護直接氫還原方法，用于制備亞納米雙金屬Pt-Zn團簇封裝在silicalite-1（S-1）沸石內的催化劑（PtZn@S-1），該催化劑可高效催化PDH反應。

本文要點：

1）研究發現，Zn的引入顯著提高了Pt團簇的穩定性，制備的PtZn₄@S-1-H催化劑催化PDH反應丙烯選擇性高達99.3％，重時空速(WHSV)為3.6~54h^-1，丙烯生成比活為65.5 mol_C3H6g Pt^-1 h^-1（WHSV =108 h^-1，550℃）。

2）此外，即使在運行13000分鐘后（WHSV = 3.6 h^-1），在PtZn₄@S-1-H催化劑上也未觀察到明顯的失活，其失活常數極低，為0.001 h^-1，比相同條件下的PtZn₄ /Al₂O₃對應物低200倍。

3）值得注意的是，將Cs⁺離子引入沸石可以提高催化劑的再生穩定性，并且在連續四個循環后催化活性保持不變。

該工作報道的沸石包裹的Pt-Zn催化劑催化PDH轉化性能是迄今為止的最佳性能，有望用于實際的工業應用中。

QimingSun, et al. Subnanometer Bimetallic Pt‐Zn Clusters in Zeolites for Propane Dehydrogenation. Angew. Chem. Int.Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202003349

https://doi.org/10.1002/anie.202003349

7. Angew：鈀-鐵金屬間化合物中的表面鐵促進和穩定CO₂甲烷化

CO₂甲烷化在環境修復和可再生能源儲存方面顯示出巨大的潛力。因此，開發高效催化劑并研究CO₂甲烷化的內在機理至關重要。

有鑒于此，中科大曾杰，Jun Bao等人報道了PdFe金屬間化合物納米晶對CO₂甲烷化具有很高的活性和穩定性。

文章要點：

1）在180℃下，在1bar(CO₂:H₂=1：4)下，fct-PdFe納米晶的質量活度達到5.3 mmol g^-1 h^-1，分別是fcc-PdFe納米晶、Ru/C、Ni/C和Pd/C的6.6、1.6、3.3和5.3倍。

2）PdFe金屬間化合物納米晶催化劑上CO₂甲烷化反應的活化能為52.4 kJmol^-1，明顯低于無規合金催化劑的活化能(81.1kJmol^-1)。即使經過20次連續反應(共60 h)，PdFe金屬間化合物納米晶仍保持原有活性的98%。

3）進一步的機理研究表明，PdFe金屬間化合物納米晶中表面Fe的可逆氧化還原導致金屬Fe在催化試驗中得以保持。PdFe金屬間化合物納米晶中的金屬Fe可使CO₂直接轉化為CO*作為中間體。對于PdFe無規合金，表面Fe發生不可逆氧化，CO₂通過生成COOH*間接轉化為CO*。PdFe金屬間化合物納米晶獨特的反應路徑降低了活化能，從而提高了常壓下的催化活性。

Luo,L., et al, Surface Iron Species in a Palladium‐Iron Intermetallic Promote and Stabilize CO₂Methanation. Angew. Chem. Int. Ed.., 2020

DOI：10.1002/anie.201916032

https://doi.org/10.1002/anie.201916032

8. Angew: 可控氣氛焰熔法生長非貴金屬fcc，hcp和bcc相單晶

通過焰熔法生長貴金屬單晶可追溯到1980年代。從那時起，該技術一直沒有重大進展，直到最近發展的可控氣氛焰熔法（CAFF）來生長非貴金屬Ni單晶技術。近日，德國烏爾姆大學Timo Jacob，加拿大女王大學Gregory Jerkiewicz等報道了通過CAFF法首次制備了fcc相 Cu， hcp相Co以及bcc相Fe單晶，證明了該方法的普適性。

本文要點：

1）作者通過掃描電子顯微鏡和勞厄X射線反向散射驗證了通過CAFF法制備的fcc相 Cu， hcp相Co以及bcc相Fe單晶的質量。

2）作者基于Wulff結構學，研究了單晶顆粒的平衡形狀，確認了制備的fcc，hcp和bcc單晶晶格的對稱性。

3）低成本的CAFF法可制備各種與晶格無關的高質量非貴金屬單晶，可用于電催化，電化學，表面科學和材料科學。

該工作的報道有望推動材料科學領域的研究，制備的材料有望用于異相催化，電催化以及界面電化學和表面科學等諸多領域。

FabianM. Schuett, et al. Controlled‐Atmosphere Flame Fusion Single Crystal Growth of non‐noble fcc, hcp and bcc metals using Copper, Cobalt and Iron. Angew. Chem. Int.Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.201915389

https://doi.org/10.1002/anie.201915389

9. AM: 高效氧化乙醇的鈀基晶體@非晶核-殼納米板的合成

納米材料的相工程（PEN）是一種合理地調整納米材料的理化特性，并進一步提高其在各種應用中的性能的有希望的途徑。然而，構建具有相同化學成分的定義明確的晶體@非晶核-殼異質結構納米材料仍然是一個巨大的挑戰。近日，香港城市大學張華等報道了通過陽離子交換，以Cu_3-xP納米板為模板，合成了晶體@非晶異質結構納米板。

本文要點：

1）作者報道了一種簡便的濕化學方法，使用三方相Cu_3-xP納米板為模板通過陽離子交換，制備了晶體@非晶異質結構納米板。所獲得的納米板具有結晶核和具有相同元素成分的無定形殼，稱為c-Pd-P@a-Pd-P。

2）此外，獲得的c-Pd-P@a-Pd-P納米板可以用作與Ni進一步合金化的模板，形成三元（Pd-Ni-P）晶體@非晶雜化納米板，稱為c-Pd-Ni-P@a-Pd-Ni-P。c-Pd-Ni-P@a-Pd-Ni-P納米板中Ni的原子含量可以在9.47至38.61at％的范圍內調整。

3）實驗表明，當使用Ni含量為9.47 at％的c-Pd-Ni-P@a-Pd-Ni-P納米板作催化劑時，其對乙醇氧化表現出出色的電催化活性，具有高達3.05 A mg_Pd^-1的高質量電流密度， 是市售Pd/C催化劑（0.68 A mg_Pd^-1）的4.5倍。

該工作報道的策略為合成具有所需結構，晶相和形態的新型納米材料用于各種應用提供了新的機會。

Peng-FeiYin, et al. Synthesis of Palladium‐Based Crystalline@Amorphous Core–ShellNanoplates for Highly Efficient Ethanol Oxidation. Adv. Mater.,2020,

DOI: 10.1002/adma.202000482

https://doi.org/10.1002/adma.202000482

10. Nano Letters：FeS₂@C卵黃殼復合材料用于高性能鈉離子能量存儲和電磁波吸收

一方面，作為一種高性能鈉離子電池(SIBs)電極材料，黃鐵礦FeS₂因其理論容量高頗具吸引力。其嚴重的電極粉碎和快速的容量衰減使得在SIBs中FeS₂的結構設計和形態控制是必不可少的。另一方面，研究表明碳質外殼可以調節有效介電常數，并在內部產生多次反射，從而延長吸收路徑。同時，碳質殼層具有較大的比表面積和較大的空隙，與過渡金屬硫化蛋黃具有界面效應和協同效應，有利于改善介電損耗。因此具有可控蛋殼結構的高性價比金屬硫化物和碳在高效吸波材料方面顯示出巨大的潛力。

有鑒于此，南京航空航天大學李鵬，悉尼科技大學汪國秀、周棟等人報道了一種精細的FeS₂@C蛋殼納米結構在鈉離子儲能和電磁波吸收方面都表現出了優異的性能。

文章要點：

1）研究人員通過簡單的包覆-碳化硫化策略合成了均勻的蛋黃殼FeS₂@C納米結構。首次采用溶劑熱法合成了MIL-88A納米軸。隨后，在MIL-88a表面涂覆間苯二酚甲醛層（MIL-88a@RF），在氮氣氣氛中經過500℃退火后，MIL-88A@RF完全轉變為Fe₂O₃@C。最后，對Fe₂O₃@C進行硫化處理，得到FeS₂@C納米軸。同時，為了進行比較，對原始的MIL-88A采用相同的碳化和硫化工藝，并將所制備的樣品命名為Bare-Fe₂S。

2）TEM圖像顯示，FeS₂@C呈現蛋黃殼結構的形貌，其中碳殼的厚度約為200 nm。HR-TEM圖像顯示出清晰的晶格間距分別為0.19 nm和0.22 nm，分別對應于黃鐵礦FeS₂的(220)和(211)面。EDS顯示C、Fe和S元素均勻分布。

3）研究人員將FeS₂@C用作SIBs的負極材料時，蛋黃-殼層結構可以增強電子在FeS₂中的傳輸，縮短Na⁺在FeS₂中的擴散路徑，同時有效地適應Fe2_S在重復放電/充電過程中的體積變化。所制備的FeS₂@C納米復合材料具有優異的比容量(在0.1 Ag^-1下100次循環后，容量為616 mA h g^-1)、高倍率性能和超長循環穩定性。

4）由于卵黃-殼結構實現了顯著的空穴和界面效應，當應用于EMW吸收時，蛋殼結構設計不僅提高了FeS₂的固有介電損耗，而且改善了入射電磁波的回波損耗（RL）。蛋黃外殼FeS₂@C具有強的RL（-45 dB），匹配厚度為1.45mm，帶寬為15.4 GHz。

ZengmingMan, et al, Two Birds with One Stone: FeS₂@C Yolk-ShellComposite for High-Performance Sodium-Ion Energy Storage and ElectromagneticWave Absorption, Nano Lett., 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.0c00789

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00789

11. 陳立泉院士AFM：基于PEO的固體電解質實現4.2 V高壓全固態電池的穩定循環

聚環氧乙烷(PEO)基固體電解質有望開發出安全性高的固態電池。然而，其窄的電化學窗口限制了高電壓和高能量密度應用的潛力。有鑒于此，中科院物理研究所陳立泉院士，李泓，白雪冬，禹習謙等人報道了PEO的電化學氧化行為以及LiCoO₂-PEO固態電池的失效機理。

文章要點：

1）發現對于純PEO，盡管它在高于3.9 V的電壓下開始氧化（相對于Li/Li⁺），但分解產物具有適當的Li⁺電導率，意外地在PEO和電極界面處形成了相對穩定的正極電解質中間相（CEI）層。

2）LiCoO₂-PEO電池的性能下降源自高壓下鋰化后LiCoO₂的強氧化能力，這會加速PEO的分解并驅動LiCoO₂的自氧釋放，導致CEI不斷增長并破壞LiCoO₂表面。

3）當很好地涂覆LiCoO₂或使用穩定的正極LiMn_0.7Fe_0.3PO₄時，可以實現優異的電化學性能，Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃包覆的LiCoO₂在50次循環后的容量保持率為88.6％，而LiMn_0.7Fe_0.3PO₄在100次循環后的容量保持率為90.3％。 

Qiu,J., et al, Enabling Stable Cycling of 4.2 V High‐Voltage All‐Solid‐StateBatteries with PEO‐Based Solid Electrolyte. Adv.Funct. Mater. 2020 

DOI：10.1002/adfm.201909392

https://doi.org/10.1002/adfm.201909392