1. Nature Review Chemistry：熒光氨基酸作為化學(xué)生物學(xué)的多功能構(gòu)件
熒光團(tuán)已經(jīng)改變了我們研究生物系統(tǒng)的方式，使我們能夠在細(xì)胞和完整有機(jī)體中進(jìn)行非侵入性研究，從而增加了我們?cè)诜肿铀缴蠈?duì)復(fù)雜過程的理解。熒光氨基酸已成為一種重要的化學(xué)工具，因?yàn)樗鼈兛梢杂脕順?gòu)建熒光大分子，如肽和蛋白質(zhì)，而不會(huì)破壞其固有的生物分子特性。具有獨(dú)特光物理性質(zhì)的熒光和熒光氨基酸被設(shè)計(jì)用于原位跟蹤蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用或以高空間分辨率實(shí)時(shí)成像納米級(jí)事件。愛丁堡大學(xué)Marc Vendrell教授等人綜述了近10年來熒光氨基酸的設(shè)計(jì)、合成及其在化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。回顧的重要研究領(lǐng)域包括合成具有可調(diào)光譜特性的構(gòu)建基塊的新方法、利用位點(diǎn)特異性基因編碼和生物正交法將其整合到肽和蛋白質(zhì)支架中，以及它們?cè)谠O(shè)計(jì)新的人工蛋白質(zhì)中的應(yīng)用，以及通過光學(xué)成像研究細(xì)胞內(nèi)的生物過程。
Cheng, Z., et al. Fluorescent amino acids as versatile building blocks for chemical biology. Nat Rev Chem 4, 275–290 (2020).https://doi.org/10.1038/s41570-020-0186-z
2. JACS：基于超氧化物的K–O2電池：高度可逆的氧氣氧化還原解決了空氣電極中的挑戰(zhàn)
在過去的二十年中，金屬-O2電池一直是電化學(xué)，儲(chǔ)能，材料化學(xué)和表面科學(xué)領(lǐng)域的交叉學(xué)科研究熱點(diǎn)之一。氧氣還原和釋放機(jī)制在理解和控制這些電池過程中起著關(guān)鍵作用。在鋰離子（Li+）和鈉離子（Na+）存在下，超氧化物的不穩(wěn)定性是非質(zhì)子傳遞鋰的穩(wěn)定性，可逆性和能量效率低的根本原因。2013年發(fā)明的基于超氧化物的K-O2電池，采用了O2/超氧化鉀（KO2）的單電子氧化還原工藝。盡管是最初期的金屬-O2技術(shù)，但K-O2可充電金屬空氣電池，具有低成本，高能效，豐富的元素和良好的能量密度等綜合優(yōu)點(diǎn)成為最有前途的技術(shù)。基于此，美國俄亥俄州立大學(xué)吳屹影教授等人發(fā)文闡述了K–O2電池的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。1） 基于超氧化物的K–O2電池是最先進(jìn)的金屬–O2技術(shù)，無需使用電催化劑即可實(shí)現(xiàn)高的能效，穩(wěn)定的超氧化物為空氣正極中的挑戰(zhàn)提供了解決方案。2） 鉀金屬負(fù)極受到嚴(yán)重副反應(yīng)和安全性方面問題所限制。但是，考慮到在300°C下運(yùn)行的Na-S電池都已經(jīng)商業(yè)化，作者認(rèn)為同樣可以使用熔融K（熔點(diǎn)僅為63.5°C）或Na-K共晶合金確保與固體電解質(zhì)的均勻接觸。3） 當(dāng)前最先進(jìn)的K-β-氧化鋁在25°C時(shí)具有約0.8 mS cm-1的相對(duì)較低的電導(dǎo)率，并且需要非常高的溫度燒結(jié)，從而導(dǎo)致高成本。開發(fā)出K-β氧化鋁之外新的固體電解質(zhì)將對(duì)鉀二次電池的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
Lei Qin, et al., Superoxide-Based K–O2 Batteries: Highly Reversible Oxygen Redox Solves Challenges in Air Electrodes, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c05141https://doi.org/10.1021/jacs.0c05141
3. JACS：外消旋分子在Ni催化接力催化構(gòu)建環(huán)丙烷基手性結(jié)構(gòu)
在不對(duì)稱合成反應(yīng)領(lǐng)域中，從容易得到的起始分子出發(fā)是最合適的方法，其中過渡金屬催化將二級(jí)烷基親電試劑和有機(jī)金屬親核試劑之間的對(duì)映體收斂（enantioconvergent）偶聯(lián)反應(yīng)在構(gòu)建手性碳中心中展現(xiàn)了較好的反應(yīng)性。但是在這種反應(yīng)過程中，外消旋的二級(jí)烷基金屬親核試劑在這種偶聯(lián)反應(yīng)中仍局限在特定的少量底物范圍中，這是由于其中立體結(jié)構(gòu)中心的生成有一定難度導(dǎo)致。中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所張新剛等報(bào)道了手性環(huán)丙烷的合成方法，通過外消旋無手性的環(huán)丙基鋅試劑作為反應(yīng)物合成了包括二氟烷基化的環(huán)丙烷以及具有手性側(cè)鏈的環(huán)丙烷產(chǎn)物。這種方法中通過對(duì)映發(fā)散的兩步接力偶聯(lián)反應(yīng)過程（enantiodivergent relay coupling）。1）反應(yīng)優(yōu)化。將環(huán)丙烷鋅、外消旋的二氟溴化物作為反應(yīng)物，通過手性的12 mol %pyridine-2,6-bis(oxazoline)配體和10 mol % NiCl2·DME作為催化體系，在-30 ℃的THF中反應(yīng)。該反應(yīng)中能夠在16 h內(nèi)以85 %的產(chǎn)率和97:3 er手性得到含環(huán)丙烷基手性二氟化物。對(duì)二氟化物分子進(jìn)一步對(duì)其中的炔基轉(zhuǎn)化，能轉(zhuǎn)化為其他官能團(tuán)分子。2）通過接力兩步方法，在環(huán)丙烷上通過和NBS反應(yīng)加成手性溴，隨后在金屬試劑反應(yīng)，合成了一系列將環(huán)丙烷上的溴取代并安裝手性取代基（PPh2、BPin、SiPh2Me、SPh、CO2H、CONMe2、CN等）。Lun An, et al. Stereoselective Functionalization of Racemic Cyclopropylzinc Reagents via Enantiodivergent Relay Coupling, J. Am. Chem. Soc. 2020https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04462
4. JACS：原位表征富氧空位Co3O4析氧反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)
目前，尚不清楚缺陷結(jié)構(gòu)在過渡金屬化合物電催化動(dòng)態(tài)OER反應(yīng)過程中的作用。通過Operando表征技術(shù)研究缺陷電催化劑的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)于了解其內(nèi)在反應(yīng)機(jī)理和缺陷位的動(dòng)態(tài)行為至關(guān)重要。研究表明，具有豐富氧空位（VO）的Co3O4電催化劑能有效地催化OER。有鑒于此，湖南大學(xué)王雙印教授報(bào)道了通過構(gòu)建純尖晶石Co3O4和富VO的Co3O4作為催化劑模型來研究缺陷機(jī)理，并通過不同的Operando表征來研究電催化OER過程中缺陷位的動(dòng)態(tài)行為。1）Operando EIS和CV表明，在相對(duì)較低的外加電位下，VO可以促進(jìn)低價(jià)Co（Co2+，部分Co2+被VO誘導(dǎo)以平衡電荷）的預(yù)氧化。這一觀察結(jié)果證實(shí)了VO在OER過程發(fā)生之前就誘導(dǎo)了VO-Co3O4的表面重構(gòu)。2) 準(zhǔn)Operando XPS和Operando XAFS結(jié)果進(jìn)一步證明，VO-Co3O4的氧空位首先被OH*填充，促進(jìn)了低價(jià)Co的預(yù)氧化和中間體Co-OH*的重構(gòu)/去質(zhì)子化。該研究工作通過觀察缺陷電催化劑表面的動(dòng)態(tài)演化過程，揭示了電催化過程中的真實(shí)活性中心和Co3O4中OER的動(dòng)態(tài)缺陷機(jī)理。該發(fā)現(xiàn)將激勵(lì)研究人員更多地關(guān)注缺陷電催化劑的動(dòng)態(tài)行為。
Zhaohui Xiao, et al, Operando Identification of the Dynamic Behavior of Oxygen Vacancy-rich Co3O4 for Oxygen Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c00257https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00257
5. JACS：氧空位增強(qiáng)Bi5O7Br納米結(jié)構(gòu)光催化固氮性能
光催化固氮是替代傳統(tǒng)Haber-Bosch工藝將氮轉(zhuǎn)化為氨的綠色方案。近日，首都師范大學(xué)Qiang Wang，加州大學(xué)圣克魯斯分校 Shaowei Chen，北京大學(xué)Wen Liu和中科大Yujie Xiong等通過低溫?zé)崽幚矸ê铣闪艘幌盗?/span>Bi5O7Br納米結(jié)構(gòu)催化劑，并且評(píng)估對(duì)比了它們的光催化固氮活性。1）光譜測(cè)量研究表明，在40°C下制備的管狀Bi5O7Br樣品（Bi5O7Br-40）具有該系列Bi5O7Br納米結(jié)構(gòu)催化劑中最高的電子傳輸速率；其在可見光照射下可產(chǎn)生大量的O2.-自由基和氧空位，在30 min’s的光照射下，光催化固氮速率可達(dá)12.72 mM?g-1?h-1。2）作者還通過同步輻射以及原位紅外來監(jiān)測(cè)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，分析了暗處和光照射下的信號(hào)之間的瞬態(tài)差異，并確定了固氮反應(yīng)的路徑，并通過密度泛函理論計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。3) 通過建立富氧和缺氧模型，定量估計(jì)并比較了固氮反應(yīng)的能量，作者發(fā)現(xiàn)，在該模型中，氧空位濃度的變化在決定固氮性能中起關(guān)鍵作用。該工作表明，具有豐富的氧空位的Bi5O7Br可用作固氮的高性能光催化劑。
Peishen Li, et al. Visible Light-Driven Nitrogen Fixation Catalyzed by Bi5O7Br Nanostructures: Enhanced Performance by Oxygen Vacancies. J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c05097https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05097
6. JACS：鋅單原子催化劑用于穩(wěn)定高效的CO2還原為CH4
開發(fā)用于在水性介質(zhì)中電化學(xué)還原CO2（ERC）為CH4的高活性和持久性電催化劑是解決能源和可持續(xù)性全球性問題的有效且環(huán)保的解決方案。在這方面，單原子(SA)催化劑因其最大的原子效率、不飽和金屬配位和電子的限制效應(yīng)而成為一種有效解決策略。有鑒于此，天津理工大學(xué)劉熙俊，羅俊，布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室Qin Wu，加州大學(xué)歐文分校Huolin L. Xin報(bào)道了一種由單Zn原子負(fù)載在微孔摻氮碳上的電催化劑（SA-Zn/MNC）用于在1 M KHCO3溶液中催化ERC到CH4的多電子轉(zhuǎn)移。1）研究人員采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、選區(qū)電子衍射、能量色散X射線能譜、高角度環(huán)狀暗視野像差校正掃描電鏡和BET方法對(duì)SA-Zn/MNC進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，SA-Zn/MNC由具有豐富微孔的無定形片狀基質(zhì)組成，孔徑集中在1.04 nm，比表面積為525 m2g-1。微孔有利于電催化過程中活性中心的可及性和氣體在催化劑表面的可逆吸附/脫附。此外，Zn、C和N元素均勻分布在整個(gè)薄片上，大量孤立的Zn原子很好地分散在樣品上。此外，采用XAS和XPS研究了SA-Zn/MNC的局域配位和氧化態(tài)。結(jié)果表明，SAZn/MNC中的Zn的價(jià)態(tài)與ZnCl2（+2）的價(jià)態(tài)相同。2）與飽和甘汞電極相比，該催化劑表現(xiàn)出85％的高法拉第效率（FE），-31.8 mA cm-2的電流密度以及出色的穩(wěn)定性，同時(shí)在35 h的電化學(xué)還原過程中沒有觀察到明顯的電流降和較大的FE波動(dòng)，表明其催化ERC轉(zhuǎn)化為CH4的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于主要的銅基催化劑。3）理論計(jì)算表明，Zn單原子在很大程度上阻礙了CO的生成，從而促進(jìn)了CH4的生成。Lili Han, et al, Stable and efficient single-atom Zn catalyst for CO2 reduction to CH4, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.9b12111https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12111
7. JACS：三氰基均三甲苯的Knoevenagel縮合合成乙烯基橋接的二維共價(jià)有機(jī)骨架
乙烯基橋聯(lián)的共價(jià)有機(jī)骨架（COFs）由于其高化學(xué)穩(wěn)定性和引人入勝的半導(dǎo)體特性，在先進(jìn)應(yīng)用中顯示出巨大潛力。為了擴(kuò)大這種材料的領(lǐng)域，有必要探索可用于網(wǎng)狀亞乙烯基橋連的COF的新功能單體并建立有效的反應(yīng)條件。近日，上海交通大學(xué)張帆研究員通過三氰基亞甲苯與雙位或三位芳香醛的Knoevenagel縮合反應(yīng)，成功合成了一系列乙烯橋聯(lián)的二維COFs。1）研究人員采用合適的仲胺作為催化劑，重點(diǎn)優(yōu)化縮合條件，不僅在芳基上活化單體，而且在羰基上活化單體。經(jīng)過對(duì)反應(yīng)條件的廣泛篩選，在較高的反應(yīng)溫度(180℃)下，得到了具有長程有序結(jié)構(gòu)、規(guī)則的納米通道、高比表面積（1231 m2·g-1）和優(yōu)異的光物理性能的高結(jié)晶度乙烯基橋連碳纖維。2）研究發(fā)現(xiàn)，在低負(fù)載量、較短反應(yīng)時(shí)間的情況下，可以實(shí)現(xiàn)芳基硼酸的有氧光催化轉(zhuǎn)化為苯酚，其具有高效率高，優(yōu)異的可回收性。該研究工作展示了一種新的功能單體三氰基亞甲苯，該單體可用于乙烯基橋接COFs的通用合成，具有潛在的光催化有機(jī)轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景，為該類材料的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
Shuai Bi, Vinylene-Bridged 2D Covalent Organic Frameworks via Knoevenagel Condensation of Tricyanomesitylene, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c04594https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04594
8. JACS：鉍催化苯硼酸/三氟甲磺酸鈉C-O鍵偶聯(lián)制備芳基三氟甲磺酸
馬克斯·普朗克研究所Josep Cornella等報(bào)道了Bi催化中的芳基硼酸和全氟烷基磺酸鹽之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，該反應(yīng)通過BiIII/BiV催化循環(huán)進(jìn)行反應(yīng)，該反應(yīng)中關(guān)鍵點(diǎn)在于缺電子的砜配體作用，實(shí)現(xiàn)了通過市售NaOTf/KOTf作為反應(yīng)物構(gòu)建C(sp2)-O鍵。通過相關(guān)機(jī)理研究，作者發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)中通過高親電性的Bi(V)中間體進(jìn)行。1）反應(yīng)優(yōu)化。以1倍量苯硼酸和1.1倍量NaOTf作為反應(yīng)物，以雙三氟甲基芳基砜修飾的Bi作為催化劑，加入1.1倍量[Cl2pyrF]BF4和2倍量Na3PO4堿，在反應(yīng)中加入10 mg 5 ?分子篩。在CDCl3中于60 ℃中反應(yīng)，以＞95 %的產(chǎn)率得到-OTf取代苯。控制實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)催化劑的擔(dān)載量降低至5 %，產(chǎn)率降低至21 %。2）反應(yīng)機(jī)理。催化劑通過轉(zhuǎn)金屬化過程和苯硼酸反應(yīng)，形成含有Bi-芳基的中間體。隨后Bi中間體和[Cl2pyrF]BF4、NaOTf進(jìn)行氧化加成，形成BiV中間體。最后通過還原消除過程得到三氟甲磺酸苯。
Oriol Planas, et al. Bismuth-Catalyzed Oxidative Coupling of Arylboronic Acids with Triflate and Nonaflate Salts, J. Am. Chem. Soc. 2020https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05343
9. JACS：鐵催化聯(lián)烯和芳基酮之間的C-H活化/烷基化反應(yīng)
哥廷根大學(xué)Lutz Ackermann等報(bào)道了通過Fe作為催化劑對(duì)聯(lián)烯分子的氫芳基化反應(yīng)，該反應(yīng)通過鐵的弱配位作用進(jìn)行。這種C-H鍵活化作用展現(xiàn)了較高的活性，通過對(duì)羰基弱配位作用產(chǎn)生較好的鄰位區(qū)域選擇性。作者對(duì)反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行研究，獲得了反應(yīng)中關(guān)鍵鐵的環(huán)金屬化中間體，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，為該催化反應(yīng)過程提供了比較充分的理解。作者通過DFT方法對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)過程中Fe的自旋態(tài)可能變化。并且作者通過原位的NMR測(cè)試方法對(duì)催化反應(yīng)中鐵催化的烷基化反應(yīng)過程進(jìn)行研究。1）反應(yīng)優(yōu)化。通過1倍量叔丁基苯甲酮、1.8倍量叔丁基正丁基丙二烯作為反應(yīng)物，15 mol % [Fe(PMe3)4]作為催化劑，在40 ℃的甲基呋喃中反應(yīng)，以95 %的收率得到烷基化產(chǎn)物。對(duì)反應(yīng)溶劑進(jìn)行篩選，結(jié)果顯示在甲苯、正己烷、THF、二氧六環(huán)中都能獲得＞90 %的收率，但是作者選擇甲基呋喃這種生物質(zhì)來源的溶劑。同時(shí)降低Fe催化劑負(fù)載量至5 %，產(chǎn)率會(huì)降低至60 %。2）反應(yīng)機(jī)理。作者提出了一種可能的反應(yīng)機(jī)理，其中Fe經(jīng)過7中不同中間過渡態(tài)完成反應(yīng)，其中配位環(huán)境改變的過程中導(dǎo)致了電子自旋態(tài)的變化。
Antonis M. Messinis, et al. Allenes for Versatile Iron-Catalyzed C–H Activation by Weak O-Coordination: Mechanistic Insights by Kinetics, Intermediate Isolation and Computation, J. Am. Chem. Soc. 2020https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04837
10. JACS：烷基溴對(duì)吡啶胺基鹽對(duì)位光催化烷基化
韓國科學(xué)技術(shù)院Sungwoo Hong等報(bào)道了一種策略，通過Ｎ氨基吡啶鹽分子和烷基溴化物之間在無外加光催化劑作用中的光反應(yīng)，在對(duì)位進(jìn)行選擇性烷基化。該光催化方法中通過反應(yīng)物分子間（Ｎ氨基吡啶鹽分子和烷基溴化物）的電荷相互作用實(shí)現(xiàn)光能的利用。作者在溫和條件中和無金屬存在的情況中對(duì)復(fù)雜分子進(jìn)行后期官能團(tuán)化，驗(yàn)證了該方法的有效性。反應(yīng)優(yōu)化。通過１倍量對(duì)甲苯磺酸甲基氨吡啶鹽和２倍量環(huán)己基溴作為反應(yīng)物，加入２倍量的(TMS)3SiH、２倍量NaOAc，在N2保護(hù)的室溫中和０.１ M MeCN中反應(yīng)，選擇藍(lán)光LED作為光源。該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了83 %的產(chǎn)率。反應(yīng)條件篩選結(jié)果顯示，當(dāng)反應(yīng)中不加光或者不加(TMS)3SiH，反應(yīng)無法進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)體系中加入２倍量的TEMPO，反應(yīng)同樣無法進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)中將(TMS)3SiH替換為(EtO)3SiH或Et3SiH，反應(yīng)無法進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)溶液替換為丙酮、1,2-二氯乙烷，反應(yīng)產(chǎn)率分別降低為80 %和49 %。Sungwoo Jung, et al. Visible Light-Driven C4-Selective Alkylation of Pyridinium Derivatives with Alkyl Bromides, J. Am. Chem. Soc. 2020https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04499
11. AEM綜述：用于下一代高性能電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的納米器件的3D納米結(jié)構(gòu)
在大量具有廣泛應(yīng)用前景的納米結(jié)構(gòu)中，3D納米結(jié)構(gòu)作為構(gòu)建高性能納米器件的構(gòu)件引起了人們極大的關(guān)注。特別是在過去的十年中，人們致力于設(shè)計(jì)、制造和評(píng)估3D納米結(jié)構(gòu)作為電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)裝置的電極材料。雖然基于3D納米結(jié)構(gòu)的電化學(xué)能量器件已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但在能量轉(zhuǎn)換效率、儲(chǔ)能性能和器件可靠性等方面仍需大幅度提高以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。有鑒于此，德國伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)雷勇教授系統(tǒng)地總結(jié)了3D納米結(jié)構(gòu)在電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)方面的優(yōu)點(diǎn)以及現(xiàn)有和未來的挑戰(zhàn)。全面了解這些優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)，將為促進(jìn)3D納米材料的進(jìn)一步發(fā)展提供寶貴的指導(dǎo)和啟示，并有助于實(shí)現(xiàn)更高效的能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)技術(shù)，走向可持續(xù)的能源未來。1）作者首先概述了3D納米結(jié)構(gòu)。通常，最常見的3D納米結(jié)構(gòu)指的是：1）具有1D（諸如納米線、納米管、納米棒）或2D（納米片）納米結(jié)構(gòu)的3D空間體系；2）3D納米孔結(jié)構(gòu)；3）3D分級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料。2）作者總結(jié)了用于電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的3D納米結(jié)構(gòu)，包括：光電化學(xué)水分解、光電催化轉(zhuǎn)化N2和CO2制備化學(xué)燃料。3）作者總結(jié)了用于電化學(xué)儲(chǔ)能的3D納米結(jié)構(gòu)，包括：可充電金屬離子電池、超級(jí)電容器。4）作者基于過去對(duì)用于實(shí)現(xiàn)高性能能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備的3D納米結(jié)構(gòu)材料研究進(jìn)展，提出了解決其面臨的挑戰(zhàn)需要進(jìn)行更深入的研究：1）考慮到性能，可靠性和成本，對(duì)先進(jìn)的3D納米結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展的制造； 2）從實(shí)驗(yàn)和理論模擬中深入了解3D納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的復(fù)雜（光）電化學(xué)行為（包括界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和質(zhì)量傳輸動(dòng)力學(xué)）; 3）通過將3D納米結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體來建立納米級(jí)效果，層次結(jié)構(gòu)和整體性能之間的關(guān)系。5）作者提出，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化一些已開發(fā)的策略，以提高3D納米結(jié)構(gòu)材料的性能，包括：1）在原子/分子水平上精確控制表面工程，為三維納米結(jié)構(gòu)材料的所有亞單元提供有利的晶面、豐富和穩(wěn)定的空位以及可控的雜原子摻雜；2）分子或單原子共催化劑在高均勻性和高復(fù)蓋率的3D納米材料各亞單位上的原位生長； 3）先進(jìn)的制造技術(shù)(如3D打印)，以生產(chǎn)具有預(yù)定義且穩(wěn)定的空間取向和最佳間距的3D納米結(jié)構(gòu)材料。
Huaping Zhao, Yong Lei. 3D Nanostructures for the Next Generation of High-Performance Nanodevices for Electrochemical Energy Conversion and Storage, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202001460https://doi.org/10.1002/aenm.202001460
