1. JACS：Ir催化硅烷化反應機理研究
[Ir(cod)(OMe)]2在催化芳烴和芳香烴的C-H鍵硅烷化反應中展現了非常好的活性，但是目前沒有實驗相關的機理相關研究。加州大學伯克利分校John F. Hartwig等對這種反應過程中的反應機理進行探究，結果顯示反應中的過渡態為Ir(SiMe(OTMS)2)2(H)(L)，其中L表示芳烴物種。從該反應中分離得到Ir的二硅烷氫化物分子中間體，并研究其與芳烴的反應情況。
本文要點：
1）分離得到反應的催化劑中間體物種，并表征了其結構。動力學研究結果顯示，反應中的決速步驟隨著芳烴的缺電子情況而變化，計算化學結果顯示催化劑的高反應活性源自于過渡態中催化劑中硅烷配體的數目隨著反應物的位阻作用發生變化。
2）反應機理。催化劑的二硅烷中間體和芳基底物上的C-H鍵反應，切斷C-H鍵，隨后Ir上的Ar和[Si]從催化劑上離去，通過還原消除過程生成對應的Ar-[Si]。隨后兩分子原料H-[Si]分子加成到Ir催化劑上，并生成H2，同時形成雙[Si]配合的Ir催化劑。其中對于富電子的芳烴體系，活化芳烴的C-H鍵是反應的決速步驟；對于缺電子的芳烴體系，還原消除步驟生成對應的Ar-[Si]產物是反應決速步驟。
Caleb Karmel, et al. Mechanism of the Iridium-Catalyzed Silylation of Aromatic C–H Bonds，J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI：10.1021/jacs.0c03301
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03301
2. JACS：低溫中硼和苯的異構反應/光反應
復旦大學周鳴飛等通過rix分離紅外光譜學（matrix isolation infrared spectroscopy）方法對硼和苯在固體氖中的反應進行表征，通過同位素表征和量子化學計算方法進行研究。反應通過硼原子與苯的加成反應進行，通過生成η2-(1, 4)π加合物進行。該反應中通過C-C鍵插入反應生成borepinyl自由基。該自由基在煅燒過程中同樣可以形成。η2-(1, 4)π加合物在光的作用中發生異構作用生成無先例的borole物種取代的乙烯基自由基，該過程通過開環和重排反應生成的產物中含有抗芳香型borole組分。
本文要點：
1）通過1064 nm的Nd:YAG激光中的FTIR進行測試反應變化過程。硼原子和苯分子在過量的氖中共同沉積在CsI上，反應溫度為4 K。在同位素反應中，使用13C6H6、C6D6作為反應物。通過紅外檢測反應進行情況。
2）反應結果顯示，苯分子和硼反應首先生成η2-(1, 4) π加合物和C-C鍵插入borepinal自由基物種，隨后在UV光照作用中異構化為1-乙炔基-2-二氫-1H- borole自由基物種。該反應中生成的borepinal自由基和borole衍生物說明了苯環打開，并發生了重排反應。這個研究結果對通過苯的開環/重排反應生成硼化物給出了新方法。
Jiwen Jian, et al. Boron-Mediated Carbon-Carbon Bond Cleavage and Rearrangement of Benzene Forming the Borepinyl Radical and Borole Derivatives，J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI：10.1021/jacs.0c02131
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02131
3. JACS：具有超高質子選擇性的磺化亞1納米金屬-有機骨架通道
生物質子通道是一種亞1納米的蛋白質孔，與其他離子相比具有超高的質子(H+)選擇性。受生物質子通道的啟發，開發具有生物級選擇性的人造質子通道對分離科學具有基礎性意義。
有鑒于此，澳大利亞莫納什大學王煥庭教授，Huacheng Zhang報道了由磺化金屬有機骨架(MOF)，UIO-66-X，X=SAG，NH-SAG，(NH-SAG)2（SAG：磺酸基團）合成的質子通道，它們具有亞1納米窗口和模擬天然質子通道的高密度磺酸基團。
本文要點：
1）研究人員通過將鋯基MOF（UiO66，UIO66-NH2，UIO66-(NH2)2）原位生長到聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)納米通道中，然后用磺乙酸(SAA)進行后改性，制備了亞納米MOF通道。
2）用于離子篩選的埃尺寸窗口和用于質子跳躍的納米限制磺酸基團的磺化UIO-66衍生物MOF通道的離子電導順序為：H+>>K+>Na+>Li+，磺化的UIO-66衍生物通道比未磺化的UIO-66通道具有更高的質子選擇性。特別是，UIO-66-(NH-SAG)2通道具有超高的質子選擇性，H+/Li+高達100，H+/Na+為80，H+/K+為70，分別是UIO-66-NH-SAG通道的3倍和UIO-66@SAG通道的15倍。
3）磺化的亞1納米MOF通道具有超高的質子選擇性，這主要歸功于窄的窗口-腔孔結構，用納米受限的高密度磺酸基團官能化，促進了質子的快速傳輸，同時排除了其他陽離子。
這項工作為開發選擇性離子傳導和高效離子分離的功能性MOF通道開辟了一條途徑。
Xingya Li, et al, Sulfonated Sub-1-Nanometer Metal-Organic Framework Channels with Ultrahigh Proton Selectivity, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c03554
https://doi.org/10.1021/jacs.0c03554
4. JACS：陰陽離子多級MOF材料合成
有機金屬框架化合物、多孔共價籠材料由于其廣泛可調的現象得到了廣泛的關注，但是合成多種功能的材料具有一定難度，比如合成多種配體、多種金屬的工作很少見，并且這種合成工作中需要后處理或者復雜的配體。特拉華大學Eric D. Bloch等展示了一種制備方法，通過多孔鹽控制合成得到多功能MOF材料。特別的，工作中通過多孔陰陽離子分子之間引力得到多功能MOF材料。通過這種方法得到的多孔鹽MOF材料具有籠材料本征光譜信號，并且具有增強的氣體吸附性能。該方法能應用在廣泛的多孔離子中，為合成新型多孔MOF材料提供了新方法。
本文要點：
材料合成方法。在穩定性較高的[Zr12(μ3-O)4(μ2-OH)12(Cp)12(Me2-bdc)6]4+籠中通過陰陽離子相互作用將[Cu24(SO3-bdc)24]24–組裝到籠中，形成[Zr12(μ3-O)4(μ2-OH)12(Cp)12(Me2-bdc)6]6[Cu24(SO3-bdc)24]。這種材料中具有更大的比表面積。
Eric J. Gosselin, et al. A Charged Coordination Cage-Based Porous Salt, J Am. Chem. Soc. 2020
DOI：10.1021/jacs.0c02806
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02806
5. JACS: 分析納米蛋白冠的結合功能和結構組織
靜脈注射后，血液蛋白質吸附到納米顆粒的表面上，形成蛋白冠（protein corona）。盡管在過去30年中對蛋白冠進行了大量研究，但只有少數研究了血清吸附蛋白的結構和結合功能。此外，蛋白質是否可以與其靶受體結合仍不清楚。這會影響蛋白冠如何介導細胞與組織的相互作用。于此，加拿大多倫多大學Warren C. W. Chan等人使用免疫測定方法研究了蛋白冠的功能和結構組織。
本文要點：
1）研究發現，只有27％的吸附蛋白可以與目標蛋白結合。這是因為蛋白冠結構不是單層的，而是彼此結合的蛋白質的組裝體。
2）研究進一步證明了可以通過改變裝配體中蛋白質的組織來控制蛋白質的結合功能。表明操縱蛋白冠蛋白成分和組裝可以影響它們與培養中的巨噬細胞的相互作用。
這項研究為納米材料上的蛋白冠提供了詳細的功能和結構見解，并提供了一種新的策略來操縱它以控制與生物系統的相互作用。
Yuwei Zhang, et al. An Analysis of the Binding Function and Structural Organization of the Protein Corona. Journal of the American Chemical Society 2020.
DOI: 10.1021/jacs.0c01853
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01853
6. JACS：硫鹵化鉛納米晶體
意大利理工學院Liberato Manna，Ivan Infante，Mauro Gemmi，安特衛普大學Sara Bals，意大利IC-CNR的Anna Moliterni等人報道了一系列表面活性劑穩定的納米硫鹵化鉛的膠體合成。該工作主要集中在Pb4S3Br2，一種迄今未知的鹵化鹵化物相，不屬于環境壓力PbS–PbBr2相圖。
本文要點：
1）Pb4S3Br2納米晶體具有非常窄的尺寸分布（尺寸分散低至5％），良好的尺寸可調性（從7到?30 nm），間接帶隙，光電導性（響應度= 4±1 mA/W）和在空氣中可穩定保存數月。
2) 通過結合來自單個納米晶體的3D電子衍射和電子斷層掃描，X射線粉末衍射和密度泛函理論計算的信息，為這種新材料提出了一種晶體結構。這種結構與最近發現的高壓鹵化鹵化物Pb4S3I2相緊密相關，并將該合成方案擴展到Pb4S3I2膠體納米晶體，其結構與已公開的相匹配。
3）最后，還可以制備Pb3S2Cl2納米晶體，與最近報道的Pb3Se2Br2本體相的結構類似。值得注意的是，可以通過濕化學方法在納米級制備一個高壓結構（對于Pb4S3I2）和兩個尚未報道的亞穩態結構（對于Pb4S3Br2和Pb3S2Cl2）。這突出了膠體化學在發現新材料中的重要作用，并促使人們進一步探索金屬鹵化物納米晶體。
Stefano Toso et al. Nanocrystals of Lead Chalcohalides: A Series of Kinetically Trapped Metastable Nanostructures, J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI: 10.1021/jacs.0c03577
https://doi.org/10.1021/jacs.0c03577
7. JACS：丙烯酸酯和芳基碘化物的氫化芳基化反應
Scripps研究所Keary M. Engle等對Pd催化丙烯酸酯、丙烯酰胺的α-位點的氫芳基化反應合成方法進行報道，在優化了反應條件后，這個反應對大量范圍的底物（包括對堿敏感的官能團底物、烯醇化的羰基官能團）。作者對該反應的機理進行了充分研究，結果顯示反應中通過中間體[PdII(Ar)(H)]實現了非常高的反應選擇性，反應中經歷氫插入到α，β-不飽和羰基分子的β位點。
本文要點：
1）催化反應優化。反應通過α，β-不飽和羰基分子和芳基碘化物作為原料，2.5 % Pd2(dba)3和20 %P(4-F-C6H4)3配體作為催化體系，加入2倍量K3PO4，1.5倍量TMA·HCO2，在80 ℃的二氧六環中反應。
2）反應機理研究。芳基碘化物通過切斷碳鹵鍵氧化加成Pd0·Ln催化劑上隨后在HCO2-取代I-，加成到Pd催化劑上，隨后HCO2上消除CO2并原位形成Pd-H鍵。隨后α，β-不飽和羰基化合物上的烯烴鍵通過取代一個P(4-F-C6H4)3配體加成到Pd上，Pd-H上的氫遷移到烯烴官能團上，打開雙鍵。進而Pd和羰基的鄰位α-C成鍵，隨后Pd上的芳基官能團和羰基中間體發生還原消除生成目標產物。催化劑得以循環進行下一步循環反應。
Alena M. Vasquez, et al. Catalytic α-Hydroarylation of Acrylates and Acrylamides via an Interrupted Hydrodehalogenation Reaction，J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI：10.1021/jacs.0c03040
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03040
8. JACS：光催化去芳化生成螺環產物
埃默里大學Nathan T. Jui等開發了一種光催化苯衍生物分子的去芳基化生成螺環產物的反應。作者通過有機光催化劑和有機胺還原劑配合，通過還原自由基極性交叉反應過程，實現了在還原芳基碘化物的同時引發自由基環化反應。隨后生成陽離子并生成螺環己二烯產物。這種光催化反應過程在室溫中進行，在MeCN等溶劑中反應的同時無需貴金屬催化劑或者生成大量副產物。
本文要點：
反應實施和優化。選擇氰基芳烴（3DPAFIPN）作為光催化劑，3倍量iPr2Net作為堿，溶劑選擇H2O/MeCN（1：1），光源選擇15 W 藍光LED燈。該反應能夠對多種芳烴/雜芳烴有中等到較高的收率。反應中芳環發生氫化去芳化過程，并和消除碳鹵化學鍵的芳基成鍵，生成螺環產物。該反應成功的應用在合成螺二氫吲哚中，并且反應的產率達到95 %，光反應后經過Pd/C催化H2還原，并和聯苯胺生成酰胺螺二氫吲哚（產率82 %）。
Autumn R. Flynn, et al. Hydroarylation of Arenes via Reductive Radical-Polar Crossover，J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI：10.1021/jacs.0c03926
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03926
9. Nature Commun.: 解密！量子點電致發光中激子產生的過程
膠體納米晶的電致發光有望成為新一代高性能且可溶液處理的發光二極管。但是，激子如何在單個納米晶中電生成仍然沒有答案。近日，浙江大學Yizheng Jin等人揭示了納米晶電致發光器件中連續電子空穴注入產生激子的納米機制。
本文要點：
1）為了解釋相應的基本過程，開發了電泵單納米晶體光譜學。
2）雖然空穴注入到中性量子點通常被認為是低效的，但研究發現發現，量子點的中間帶負電荷狀態會觸發局限增強的庫侖相互作用，從而同時加速空穴注入并阻礙過多的電子注入。
3）該發現為納米晶電致發光器件中電荷平衡的增強提供了一種通用的機制。
Yunzhou Deng, et al. Deciphering exciton-generation processes in quantum-dot electroluminescence. Nat. Commun. 2020.
DOI:10.1038/s41467-020-15944-z
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15944-z
10. AEM綜述：用于新型儲能電池的復合聚合物電解質的研究進展
傳統的鋰離子電池已經接近了其容量和能量密度的極限。要想在未來實現高能量密度的儲能器件的廣泛應用，使用金屬鋰代替傳統負極是一個十分有前途的發展方向。然而，金屬鋰負極在液態電化學體系中會生長枝晶并且誘發安全隱患，只有使用固態電解質才能堅固安全和高比能這兩個儲能要求。具有不同組分的復合聚合物電解質將高離子電導率、高機械強度、低界面阻抗等優勢結合到了一起，因而被視為最具前景的固態電解質體系。在本綜述中，鄭州大學付永柱教授對復合聚合物電解質的相關概念以及近年來的研究進展進行了總結概括。
本文要點：
1) 文章首先介紹了復合聚合物電解質的一些基本概念，比如其離子傳輸機制、通用的分析手段、表征方法以及常見的制備方法。從離子傳導機制來看，復合聚合物電解質最廣為接受的機制是鋰離子在聚合物鏈或鏈段之間從一個位置向另外一個位置進行跳躍轉移。其中鋰鹽的解離程度、聚合物鏈上的配位位點等對其離子電導率有著顯著影響。
2) 文章根據復合聚合物電解質的組分不同對其進行了分類和詳細討論。從添加劑的種類上來說，復合聚合物電解質可以分為帶有增塑劑的聚合物基質、含有惰性陶瓷的聚合物基質和含有無機快離子導體的聚合物基質三大類。其中又可以根據聚合物基質的特點分為PEO型、PVDF型、PMMA型、PAN型和PVDF-HFP型等幾種。
3) 作者還介紹了復合聚合物電解質在鈉電池、鉀電池等新型儲能體系中的研究進展。文章最后對該領域的發展進行了展望。作者認為盡管復合聚合物電解質的發展備受矚目，但是目前仍然存在很多亟待解決的問題。一方面，復合聚合物電解質的發展需要開發具有可控結構、形貌和組分的電解質體系；另一方面，新型的化學和材料觀點需要被引入到該領域中并與理論計算、大數據篩選等學科相結合。
Shuai Tang et al, Advances in Composite Polymer Electrolytes for Lithium Batteries and Beyond, Advanced Energy Materials, 2020
DOI: 10.1002/aenm.202000802
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202000802
11. AFM: 二維MXene納米材料光熱轉換的研究進展:合成、機理和應用
自2011年被首次發現以來，二維過渡金屬碳化物/氮化物（MXene，Mn+1XnTx（n=1、2或3））材料因其獨特的平面結構，化學多樣性和出色的理化特性而受到廣泛關注。近年來，MXenes因其優異的電磁波吸收能力和局域表面等離子體共振效應而表現出優異的光熱轉換性能。光熱轉換是一種利用太陽能的有效方法，它可以將太陽能轉換為熱能，從而使MXenes可以應用于太陽能蒸汽產生和生物醫學等各個領域。然而，到目前為止，對MXenes的光熱轉換功能的關注很少。
有鑒于此，華南師范大學李來勝教授和王靜副研究員等人，綜述了近年來MXenes光熱轉換的研究進展，對其光熱轉化機理和應用作了較全面的總結。
本文要點：
1）首先，簡要介紹了MXenes及其納米復合材料的合成策略，包括刻蝕和剝離、表面改性以及雜化，然后介紹了三種不同的光熱轉換原理，對Mxenes的光熱轉換機理進行了討論，最重要的是，對MXenes光熱應用的最新進展進行了總結，主要包括太陽能海水淡化、可穿戴器件、太陽能光熱電極、生物醫學應用、智能水凝膠和光致驅動器。最后，分析了MXene光熱材料面臨的挑戰和未來的發展機遇。
2）MXenes是通過選擇性蝕刻相應的MAX相中的A原子獲得的二維層狀材料。M-A鍵具有較高的化學活性，因此比M-X鍵更容易斷裂。蝕刻后的MXenes主要通過氫鍵或范德華力連接，通常稱為多層MXene（m-MXene）。經剝離后，m-MXene層間相互作用被削弱，形成具有單層或幾層類似于石墨烯結構的二維超薄納米片，稱為分層MXene（d-MXene）。
3）光熱MXenes的研究尚處于起步階段，其機理尚不完全清楚。研究表明，MXenes的光熱轉換機理主要歸因于其優異的電磁干擾屏蔽效應和LSPR效應，能夠有效吸收太陽能并將其轉換為熱能存儲并利用。
Dingxin Xu et al. Insights into the Photothermal Conversion of 2D MXene Nanomaterials: Synthesis, Mechanism, and Applications. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202000712
https://doi.org/10.1002/adfm.202000712
