1. Nature：接入可裂解的共聚單體實(shí)現(xiàn)可降解、可回收的熱固性塑料
熱固性材料（一種在固化后會(huì)永久變形的聚合材料）在現(xiàn)代塑料和橡膠行業(yè)中起著關(guān)鍵作用，占當(dāng)今生產(chǎn)的聚合材料的20％，全球年產(chǎn)量約為6500萬噸。賦予熱固性塑料有用特性（例如，耐化學(xué)性和耐熱性以及拉伸強(qiáng)度）的高交聯(lián)密度則以可降解性和可回收性為代價(jià)的。于此，麻省理工大學(xué)Jeremiah A. Johnson等人使用工業(yè)熱固性聚二環(huán)戊二烯作為模型系統(tǒng)，制備可裂解的共聚單體以產(chǎn)生可降解，可回收的熱固性塑料。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員表明，在傳統(tǒng)固化工作流程中，使用共聚單體添加劑將少量可裂解鍵選擇性地安裝在熱固性材料鏈中時(shí)，所得材料可以顯示出與天然材料相同的機(jī)械性能，但它們會(huì)發(fā)生觸發(fā)的輕微降解，從而產(chǎn)生可溶解的、可回收的、可控制大小和功能的產(chǎn)品。
2）相比之下，安裝可裂解交聯(lián)劑，即使在更高的負(fù)荷下，也不會(huì)產(chǎn)生可降解材料。這些發(fā)現(xiàn)表明，可裂解鍵位置的優(yōu)化可以用作實(shí)現(xiàn)受控的熱固性降解的設(shè)計(jì)原理。此外，研究人員介紹了一類可快速部署的可回收熱固性材料。
Shieh, P., et al. Cleavable comonomers enable degradable, recyclable thermoset plastics. Nature 583, 542–547 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2495-2
2. Acc. Chem. Res.: 甲烷在金屬氧化物和復(fù)雜界面上的低溫活化
廉價(jià)天然氣的大量出現(xiàn)改變了能源格局，從而揭示了可持續(xù)化學(xué)技術(shù)的新可能性，也影響了那些依賴傳統(tǒng)化石燃料的國(guó)家。主要成分甲烷沒有得到充分利用和浪費(fèi)地消耗，導(dǎo)致人為的全球變暖。從歷史上看，甲烷的處理仍然是“clavis aurea”，這是一項(xiàng)無法克服但又有意義的挑戰(zhàn)，因此也是深入研究的重點(diǎn)。這主要是由于無法選擇性地分離甲烷中的C–H鍵，這需要很高的能量損失，而且這是將甲烷直接轉(zhuǎn)化為大量增值產(chǎn)品的必要前提。這類過程的發(fā)現(xiàn)將有望使天然氣的能量利用效率提高，從而有益于與C1化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的幾種基本化學(xué)過程。
有鑒于此，美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Jason F. Weaver教授和布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的José A. Rodriguez等人，綜述了甲烷在金屬氧化物和復(fù)雜界面上的低溫活化研究的最新進(jìn)展，并介紹了由表面科學(xué)研究所設(shè)計(jì)的活性位點(diǎn)配置的關(guān)鍵方面，通過對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)中最后一層原子的精細(xì)操作而實(shí)現(xiàn)了這種簡(jiǎn)單的反應(yīng)。另外還討論了有助于甲烷活化和轉(zhuǎn)化的新概念。
本文要點(diǎn)：
1）甲烷分子的第一個(gè)C–H鍵解離步驟出現(xiàn)在許多催化機(jī)制中，作為速率決定步驟或在生產(chǎn)附加值產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的C-C、C-O或Cx-Hy-Oz鍵的所有后續(xù)步驟中最重要的障礙步驟。一個(gè)主要目標(biāo)是通過催化作用降低第一次碳?xì)滏I離解的能壘，以便能夠在低溫或中溫下實(shí)現(xiàn)甲烷的活化。
2）了解負(fù)責(zé)鍵斷裂或形成的活性位點(diǎn)的基本性質(zhì)具有重大價(jià)值，從而有助于更好地控制這種化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)展燃料生產(chǎn)和化學(xué)轉(zhuǎn)化的新技術(shù)。表面科學(xué)研究為精心操作催化劑表面最后一層原子上的鍵提供了機(jī)會(huì)，這是設(shè)計(jì)原子精確的催化劑和闡明反應(yīng)機(jī)理的一個(gè)關(guān)鍵因素。
3）隨著新的表面成像、光譜學(xué)和原位工具的出現(xiàn)，有可能破解復(fù)雜材料系統(tǒng)的表面化學(xué)，并進(jìn)一步了解金屬、氧化物、碳化物或金屬-氧化物和金屬-碳化物界面上的原子活性位點(diǎn)。曾經(jīng)被認(rèn)為幾乎不可能的C-H鍵活化步驟，現(xiàn)在在低溫下觀察到，而該過程傾向于以常規(guī)或逆構(gòu)型（金屬上的氧化物或碳化物）在一系列氧化物，金屬-氧化物和金屬-碳化物體系上進(jìn)行。C-H在低溫下的活化為直接從甲烷中生產(chǎn)特定化學(xué)品如甲醇開辟了可能，這是向液態(tài)燃料輕松合成邁出的一步。
Sanjaya D. Senanayake et al. Low Temperature Activation of Methane on Metal-Oxides and Complex Interfaces: Insights from Surface Science. Acc. Chem. Res. 2020.
DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00194
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00194
3. Acc. Chem. Res.: 柔性對(duì)稱超級(jí)電容器的最新進(jìn)展: 從材料工程到可穿戴應(yīng)用
柔性對(duì)稱超級(jí)電容器（FSS）以其優(yōu)越的柔性、高功率密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性在儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。FSS器件通常由一層固體電解質(zhì)層和兩層電極層組成，可以根據(jù)各種工作機(jī)制實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、響應(yīng)電刺激，甚至可以檢測(cè)外界的應(yīng)力或應(yīng)變變化。FSS設(shè)備的上述多功能有望在可穿戴電源和人工智能的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。有鑒于此，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)陳曦教授和Chao Lu等人，綜述了FSS設(shè)備的最新進(jìn)展，涉及從基礎(chǔ)材料工程到實(shí)際可穿戴應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵方面。
本文要點(diǎn)：
1）首先描述了用于FSS系統(tǒng)的柔性固體電解質(zhì)和電極的先進(jìn)功能材料。設(shè)計(jì)了幾種具有優(yōu)異機(jī)械性能的高離子導(dǎo)電性水凝膠和離子凝膠電解質(zhì)，用于快速穩(wěn)定的離子遷移動(dòng)力學(xué)研究。為實(shí)現(xiàn)FSS器件的多功能性，提出了一些具有高電荷存儲(chǔ)容量，有效的機(jī)電轉(zhuǎn)換和靈敏的離子響應(yīng)的高性能電極材料。在此基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備中界面的性能進(jìn)行了分析，并給出了穩(wěn)定界面的構(gòu)建策略。然后，總結(jié)了FSS設(shè)備的柔性和可穿戴應(yīng)用，包括高能量密度電源，柔性和電激勵(lì)致動(dòng)器以及可穿戴和敏感傳感器。這些功能是通過優(yōu)化器件尺寸、控制離子遷移動(dòng)力學(xué)和開發(fā)先進(jìn)材料來實(shí)現(xiàn)的，并詳細(xì)介紹了相應(yīng)的器件工作機(jī)理。最后展望了FSS器件的長(zhǎng)期發(fā)展和未來研究方向。
2）柔性對(duì)稱超級(jí)電容器在可穿戴電源和人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用與材料科學(xué)和工程特別是納米材料和智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的快速發(fā)展密切相關(guān)，其多功能是關(guān)鍵材料的合理設(shè)計(jì)、器件尺寸的優(yōu)化和活性離子種類選擇性的結(jié)果。
3）目前，納米材料和納米科學(xué)的興起為進(jìn)一步提高FSS器件的性能并最終實(shí)現(xiàn)其在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用提供了巨大的機(jī)遇。這些具有智能多功能的可穿戴FSS設(shè)備將極大地促進(jìn)下一代柔性人工智能電子產(chǎn)品的發(fā)展。
總之，該工作有望對(duì)FSS器件的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，并且設(shè)計(jì)思路將會(huì)加速其他柔性、可穿戴電化學(xué)能源器件的開發(fā)。
Chao Lu et al. Latest Advances in Flexible Symmetric Supercapacitors: From Material Engineering to Wearable Applications. Acc. Chem. Res., 2020.
DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00205
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00205
4. Science Advances：MnBi8Te13磁性材料性質(zhì)研究
新穎磁性拓?fù)浣^緣體材料為能帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和磁性之間的相互作用研究提供幫助，但是只有在電中性能量附近具有拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)的本征鐵磁拓?fù)洳牧先晕吹玫綇V泛研究。加州大學(xué)洛杉磯分校Ni Ni，科羅拉多大學(xué)Dan Dessau，臺(tái)灣成功大學(xué)Tay-Rong Chang等報(bào)道了MnBi8Te13的合成，這種材料中含有[MnBi2Te4]和[Bi2Te3]兩種層結(jié)構(gòu)。作者通過熱力學(xué)、載流子傳輸、中子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相鄰[MnBi2Te4]層之間的距離為44.1 ?，MnBi8Te13在10.5 K溫度下展現(xiàn)了磁性、載流子耦合的長(zhǎng)程鐵電性能。
本文要點(diǎn)：
第一性原理計(jì)算、角分辨光電子能譜結(jié)果顯示，材料表現(xiàn)出軸絕緣性，且表面雜化能帶較大。因此，具有鐵電軸絕緣性和低能帶結(jié)構(gòu)的MnBi8Te13能作為一種非常理想的體系用于量化反常霍爾效應(yīng)、量化磁電效應(yīng)等量子化學(xué)效應(yīng)的研究。
Chaowei Hu, et al. Realization of an intrinsic ferromagnetic topological state in MnBi8Te13, Science Advances 2020
DOI：10.1126/sciadv.aba4275
https://advances.sciencemag.org/content/6/30/eaba4275
5. Science Advances：芳香型P3N3分子性質(zhì)表征
雖然P、N元素相關(guān)領(lǐng)域的化學(xué)發(fā)展經(jīng)過了350年，在一種具有Hückel芳香性的關(guān)鍵磷化物P3N3分子仍然沒有很好的研究。夏威夷大學(xué)馬諾阿分校Ralf I. Kaiser、吉森大學(xué)Peter R. Schreiner等報(bào)道了簡(jiǎn)單方便合成環(huán)狀環(huán)三磷腈P3N3（2）、杜瓦苯型異構(gòu)體P3N3（5）材料的合成方法，該方法通過暴露在電離輻射中5 K溫度的氨膦冰（ammonia-phosphine ices）進(jìn)行。作者通過光電離反射電子飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)氣相升華產(chǎn)物進(jìn)行探測(cè)，通過異構(gòu)體選擇光化學(xué)進(jìn)行區(qū)分。本工作為制備C6H6的P、N等價(jià)物分子和理解磷化物系統(tǒng)的化學(xué)鍵合作用提供幫助。
本文要點(diǎn)：
考察了兩種P3N3異構(gòu)體在l = 452 nm and l = 388 nm中的光化學(xué)反應(yīng)情況。作者發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀環(huán)三磷腈P3N3（2）是其他磷環(huán)分子的前體分子，這種磷環(huán)分子在多種領(lǐng)域（生物醫(yī)藥、納米技術(shù)、催化反應(yīng)）中有應(yīng)用。
Cheng Zhu, et al. The elusive cyclotriphosphazene molecule and its Dewar benzene–type valence isomer (P3N3), Science Advances 2020
DOI：10.1126/sciadv.aba6934
https://advances.sciencemag.org/content/6/30/eaba6934
6. Matter: 綠色的選擇性水蝕刻策略制備高催化穩(wěn)定性的MOF@介孔SiO2核殼納米催化劑
盡管金屬有機(jī)骨架（MOF）的活性位點(diǎn)開放且分布均勻，但由于其配位鍵的穩(wěn)定性較低，限制了其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用，特別是在惡劣環(huán)境下。有鑒于此，吉林大學(xué)于吉紅院士、賈明君教授等人，通過介孔氧化硅涂層和選擇性水蝕刻策略，設(shè)計(jì)制備了MOF@介孔SiO2核殼納米催化劑。
本文要點(diǎn)：
1）與傳統(tǒng)的堿腐蝕或酸腐蝕方法不同，水蝕刻MOF表面是一種綠色且經(jīng)濟(jì)高效的核殼結(jié)構(gòu)形成方法。通過選擇性水蝕刻方法設(shè)計(jì)合成了MOF@介孔SiO2核殼納米粒子（稱為MOF@mSiO2-YS）。眾所周知，許多MOFs由于金屬配體鍵強(qiáng)度相對(duì)較弱，在水熱條件下不穩(wěn)定。利用這一特性，通過用水蝕刻MOF表面，成功地制備了具有核-殼結(jié)構(gòu)的介孔SiO2包覆的MOF納米顆粒。獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)在催化反應(yīng)方面具有多個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。
2）具體而言，在核-殼結(jié)構(gòu)中，Cr基MOF MIL-101保留了高密度路易斯酸位點(diǎn)（最高達(dá)3.0 mmol g-1）中，用于酸催化反應(yīng)。介孔納米殼為反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量傳輸提供了有效途徑，核殼結(jié)構(gòu)可保護(hù)具有催化活性的MOF核，并減緩MOF納米顆粒在催化反應(yīng)過程中的分解。
3）在CO2環(huán)加成反應(yīng)中，核殼納米催化劑比裸MOF晶體表現(xiàn)出更高的催化穩(wěn)定性，且三次循環(huán)后產(chǎn)物收率保持不變，這是因?yàn)槠渚哂锌蓾B透的介孔SiO2殼、MOF表面暴露的活性位點(diǎn)和保護(hù)殼。
總之，通過選擇性水蝕刻的設(shè)計(jì)思想和合成策略可用于構(gòu)建其他高度穩(wěn)定的基于MOF的納米催化劑，從而拓寬它們?cè)诟鞣N催化反應(yīng)中的應(yīng)用。
Shouxin Bao et al. A Green Selective Water-Etching Approach to MOF@Mesoporous SiO2 Yolk-Shell Nanoreactors with Enhanced Catalytic Stabilities. Matter, 2020.
DOI: 10.1016/j.matt.2020.06.021
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.06.021
7. JACS綜述：激子效應(yīng)對(duì)基于低維半導(dǎo)體的光催化的影響
低維半導(dǎo)體為多功能光催化太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化提供了一個(gè)絕佳的平臺(tái)。與體相相比，低維半導(dǎo)體具有由減小的介電屏蔽引起的庫(kù)侖相互作用介導(dǎo)的激子效應(yīng)。這使得激子或束縛的電子-空穴對(duì)，以及電荷載流子，成為主要的光誘導(dǎo)高能物種。在光催化方面，基于激子的能量轉(zhuǎn)移為能量利用建立了不同于傳統(tǒng)基于載體的電荷轉(zhuǎn)移的機(jī)制。此外，由于激子和電荷載體之間的相關(guān)性，激子效應(yīng)在確定激子和載流子觸發(fā)的光催化反應(yīng)的量子產(chǎn)率中起著至關(guān)重要的作用。這使得可以通過激子調(diào)節(jié)來優(yōu)化基于低維半導(dǎo)體的光催化。近日，中科大謝毅院士，Xiaodong Zhang等概述了激子效應(yīng)對(duì)基于低維半導(dǎo)體的光催化的影響。
本文要點(diǎn)：
1）通過理解激子和電荷載流子之間的自由度（如自旋和軌道）的差異，作者強(qiáng)調(diào)了獨(dú)特的激子性質(zhì)在光催化能量轉(zhuǎn)換中的重要性。
2）作者討論了低維半導(dǎo)體中激子和載流子之間的相互作用，并強(qiáng)調(diào)了在處理激子和載流子觸發(fā)的光催化反應(yīng)時(shí)評(píng)估激子效應(yīng)的必要性。
3) 此外，作者進(jìn)一步回顧了近期在調(diào)節(jié)低維半導(dǎo)體基光催化劑的激子方面的進(jìn)展。
4）最后，作者提出了該領(lǐng)域未來的挑戰(zhàn)以及一些亟需解決的問題，包括激子激發(fā)光催化的機(jī)理理解、擴(kuò)展表征低維光催化劑中激子性質(zhì)的方法、豐富低維光催化劑中激子調(diào)控的策略等。
Hui Wang, et al. Toward an Excitonic Perspective on Low-dimensional Semiconductors for Photocatalysis. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c06966
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06966
8. Angew：過渡金屬插入卟啉MOFs用作高效去除NO2 的吸附劑
二氧化氮（NO2）污染會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題，并對(duì)人類健康構(gòu)成重大威脅。將NO2選擇性吸附在多孔材料上是減輕其環(huán)境污染的有希望的方法。然而，只有極少的多孔吸附劑同時(shí)具有足夠高的NO2吸附能力和良好的可再生性。近日，香港城市大學(xué)Jin Shang，澳大利亞同步加速器中心Qinfen Gu等通過結(jié)合有過渡金屬（TM）的卟啉金屬有機(jī)框架（PMOFs）來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。
本文要點(diǎn)：
1）作者制備了一種鋁基PMOF（Al-PMOF）用作π-backbonding吸附劑，通過插入的TM（鎳（NiII），鈷（CoII），銅（CuII）和鋅（ZnII））作為活性吸附位點(diǎn)與π酸性氣體NO2結(jié)合。實(shí)驗(yàn)表明，插入有TM的PMOF可實(shí)現(xiàn)明顯的NO2容量提升和良好的可再生性。
2）作者進(jìn)一步結(jié)合原位DRIFTS，同步加速粉末XRD和DFT計(jì)算揭示了吸附機(jī)理：NO2部分轉(zhuǎn)化為N2O4并通過π-backbonding與過渡金屬相互作用，并通過氫鍵與Al節(jié)點(diǎn)相互作用。
該工作為設(shè)計(jì)用于去除環(huán)境中NO2的新一代吸附劑提供了新的見識(shí)，并提出利用PMOFs作為定制π-backbonding吸附劑的平臺(tái)。
Shanshan Shang, et al. Transition Metal Inserted Porphyrin Metal‐Organic Frameworks as π‐backbonding Adsorbents for NO2 Removal. Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202007054
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202007054
9. EES：非均相光催化和電催化中的定量同位素測(cè)定
非均相光催化和電催化在能源化學(xué)中引起了極大的關(guān)注，包括二氧化碳還原，氮?dú)夤潭ǎ趸鯕膺€原，有機(jī)轉(zhuǎn)化等。在分子水平上理解光催化和電催化的反應(yīng)機(jī)理是促進(jìn)這些反應(yīng)過程的關(guān)鍵，而定量同位素測(cè)定則提供了這樣的工具。近日，中科院化學(xué)所趙進(jìn)才院士，章宇超研究員綜述了兩種重要的同位素測(cè)量方法（即動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)法和同位素標(biāo)記法）的原理，并總結(jié)了它們?cè)诙嘞啻呋瘎┥系墓獯呋?電催化CO2還原、N2固定、水氧化、氧還原和有機(jī)轉(zhuǎn)化等方面的重要應(yīng)用。展望了同位素定量測(cè)量的發(fā)展前景。
本文要點(diǎn)：
1）作者首先總結(jié)了動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)（KIE）理論和同位素標(biāo)記方法，以便更好地理解定量同位素測(cè)量。
2）作者總結(jié)了定量同位素測(cè)量在能源化學(xué)中的應(yīng)用，包括：CO2還原、N2固定、水氧化、氧還原和有機(jī)轉(zhuǎn)化。
3）作者指出定量同位素測(cè)量已經(jīng)成為多相光催化和電催化研究的重要組成部分。一方面，簡(jiǎn)單、高效、低成本的合成方法和分離技術(shù)是制備同位素標(biāo)記物和同位素取代多相催化劑的重要手段。另一方面，同位素測(cè)量的時(shí)空分辨研究將進(jìn)一步深化研究人員在分子水平上對(duì)多相催化反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
Y. Lin, C. Deng, L.Wu, Y. Zhang, C. Chen, W. Ma and J. Zhao, Quantitative isotope measurements in heterogeneous photocatalysis and electrocatalysis, Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE01790F
https://doi.org/10.1039/D0EE01790F
10. AM綜述：用于光催化的中空多殼層結(jié)構(gòu)的表面優(yōu)化和質(zhì)量傳輸
空心多殼結(jié)構(gòu)（HOMSs）是近年來發(fā)展起來的具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的微納米結(jié)構(gòu)。其中具有納米亞基的自承式3D結(jié)構(gòu)保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止了反應(yīng)過程中的聚集；HOMSs內(nèi)部的多次散射增強(qiáng)了其捕光能力，降低了光穿透的能量；薄殼減小了載流子的傳輸距離，抑制了電荷重組；具有大表面積的多孔殼可以實(shí)現(xiàn)快速的傳質(zhì)，并提供高度可及的表面位置，從而加速表面/界面反應(yīng)。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)化了有效的表面和質(zhì)量傳輸為制備光催化劑提供了一個(gè)很有前途的平臺(tái)。迄今為止，盡管基于光催化應(yīng)用中的HOMSs材料的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，其理化性質(zhì)對(duì)光催化過程中特定動(dòng)力學(xué)或高能瓶頸的影響尚未得到全面總結(jié)，這對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展高效的HOMSs光催化劑至關(guān)重要。
有鑒于此，中科院過程工程研究所王丹研究員，吉林大學(xué)馮守華院士綜述了面向光催化應(yīng)用的HOMSs催化劑的研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)。
本文要點(diǎn)：
1）作者簡(jiǎn)要介紹了HOMSs的制備工藝，特別是順序模板法（STA），然后總結(jié)了優(yōu)化傳質(zhì)和有效比表面積兩個(gè)提高光催化性能的關(guān)鍵參數(shù)。
2）作者重點(diǎn)總結(jié)了提高HOMSs光催化性能的合理設(shè)計(jì)（組成可控、納米微結(jié)構(gòu)調(diào)控以及在外殼中嵌入異質(zhì)結(jié)），并列舉了HOMSs材料在光催化中的應(yīng)用，揭示了HOMS光催化劑的研究趨勢(shì)。
3）作者最后指出HOMSs光催化劑的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，主要包括：（i）對(duì)HOMS精細(xì)微納米結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，需要對(duì)STA有更深入的認(rèn)識(shí)；（ii）在不同的殼層中精準(zhǔn)構(gòu)建不同成分的異質(zhì)結(jié)仍然很難；（iii）揭示HOMSs的光催化機(jī)理，需采用原位表征方法來跟蹤光物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。此外，作者強(qiáng)調(diào)HOMS的時(shí)空排序特性，對(duì)該特性的深入研究將有助于開發(fā)針對(duì)特定光催化應(yīng)用的新材料。
Yanze Wei, et al, Steering Hollow Multishelled Structures in Photocatalysis: Optimizing Surface and Mass Transport, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002556
https://doi.org/10.1002/adma.202002556
11. AM：沸石在C1化學(xué)中的應(yīng)用：最新進(jìn)展、挑戰(zhàn)和機(jī)遇
C1化學(xué)是包括CO、CO2、CH4、CH3OH和HCOOH在內(nèi)的C1分子的催化轉(zhuǎn)化，在滿足環(huán)境要求的同時(shí)，在提供能源和化學(xué)品供應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。沸石是一種應(yīng)用于化工業(yè)中的高效固體催化劑。隨著沸石基單功能、雙功能和多功能催化劑的設(shè)計(jì)和開發(fā)，沸石基催化劑被廣泛應(yīng)用于C1化學(xué)中。通過結(jié)合沸石和金屬催化物種的優(yōu)點(diǎn)，沸石基催化劑促進(jìn)了從C1分子催化生產(chǎn)各種碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄椤⑤p烯烴、芳烴和液體燃料）和含氧物（如甲醇、二甲醚、甲酸和高級(jí)醇）。因此，有必要對(duì)沸石催化劑在將所有C1分子轉(zhuǎn)化為各種增值化學(xué)品方面的應(yīng)用進(jìn)行全面的綜述，以強(qiáng)調(diào)沸石對(duì)整個(gè)C1化學(xué)領(lǐng)域的重大影響。
有鑒于此，吉林大學(xué)于吉紅院士，西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)Avelino Corma綜述了沸石催化劑在C1化學(xué)中應(yīng)用的研究進(jìn)展、挑戰(zhàn)和前景，重點(diǎn)闡述了沸石催化劑和載體在C1資源轉(zhuǎn)化中的意義和機(jī)遇。
本文要點(diǎn)：
1）作者總結(jié)了使用沸石催化劑通過FT路線將合成氣轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔铮约巴ㄟ^FT和非FT路線將高級(jí)醇轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锏难芯窟M(jìn)展。重點(diǎn)考察了沸石描述符、酸和金屬中心鄰近效應(yīng)對(duì)合成氣催化轉(zhuǎn)化性能的影響。同時(shí)總結(jié)了一些具有代表性的沸石基催化劑的性能及其在合成氣制碳?xì)浠衔锖透呒?jí)醇中的相應(yīng)性能。
2）雖然CO2在熱力學(xué)和化學(xué)上相當(dāng)穩(wěn)定，但當(dāng)引入H2作為共反應(yīng)物時(shí)，它的反應(yīng)在熱力學(xué)上更容易。CO2加氫制碳?xì)浠衔锖秃跷镒罱鹆藦V泛的關(guān)注，并取得了顯著的成功。然而，低CO2轉(zhuǎn)化率和對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性仍然具有挑戰(zhàn)性。作者重點(diǎn)總結(jié)了分子篩基催化劑在熱催化和光催化CO2轉(zhuǎn)化方面的最新進(jìn)展，重點(diǎn)考察了沸石參數(shù)和活性中心之間的接近度對(duì)催化性能的影響。
3）金屬沸石結(jié)合了金屬物種和沸石的優(yōu)點(diǎn)，在誘導(dǎo)甲烷活化、抑制目標(biāo)產(chǎn)物的過氧化和裂化方面具有良好的催化性能。作者概述了沸石基催化劑在甲烷直接轉(zhuǎn)化為甲醇和芳烴方面的最新進(jìn)展。綜述了沸石描述符對(duì)催化性能的影響，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了沸石在甲烷直接轉(zhuǎn)化中不可缺少的作用。
4）在過去的幾十年里，人們對(duì)沸石催化甲醇（CH3OH）轉(zhuǎn)化的催化劑制備和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。因此，作者重點(diǎn)介紹了用于甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴（MTO）和芳族化合物（MTP）工藝的沸石的最新研究進(jìn)展，介紹了基于沸石骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、Br?nsted酸度、二次孔系統(tǒng)和粒度對(duì)催化性能的影響。
5）作者總結(jié)了沸石基催化劑將HCOOH轉(zhuǎn)化為氫的研究進(jìn)展，包括：HCOOH轉(zhuǎn)化為氫氣以及沸石基催化劑上的HCOOH脫氫反應(yīng)。重點(diǎn)總結(jié)了沸石Br?nsted酸度和骨架缺陷的影響以及沸石內(nèi)金屬位點(diǎn)的納米約束作用。
6）作者最后指出了沸石的多樣性和可調(diào)性為C1化學(xué)提供了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，包括：i）基于當(dāng)前沸石基催化劑體系的高催化活性，選擇性和穩(wěn)定性；ii）通過原位表征，DFT計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行機(jī)理研究；iii）沸石的改性：調(diào)節(jié)沸石的潤(rùn)濕性和孔洞；iv）高性能沸石基催化劑的設(shè)計(jì)與篩選；v）基于新技術(shù)的材料設(shè)計(jì)。
Qiang Zhang, et al, Applications of Zeolites to C1 Chemistry: Recent Advances, Challenges, and Opportunities, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002927
https://doi.org/10.1002/adma.202002927
12. AM：模擬宿主防御肽的合成多肽實(shí)現(xiàn)抗腫瘤無藥物抗癌策略
化療是惡性腫瘤治療中最重要和不可缺少的方法之一。然而，目前使用的抗腫瘤藥物大多存在靶點(diǎn)不足、由于廣泛的生物分布而產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用、以及通過多種機(jī)制產(chǎn)生耐藥性等不可避免的弊端。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的陳學(xué)思院士、肖春生等研究人員，報(bào)道了一種由模擬宿主防御肽(HDPs)的合成多肽實(shí)現(xiàn)的抗腫瘤無藥物抗癌策略。
本文要點(diǎn)：
1）該多肽在12個(gè)癌細(xì)胞系中顯示出廣泛的抗癌活性，包括耐藥和高轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞。
2）詳細(xì)的機(jī)制研究表明，陽(yáng)離子抗癌多肽(ACPP)可以通過溶膜機(jī)制在幾分鐘內(nèi)直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞快速壞死。
3）此外，還制備了pH敏感的ACPP兩性離子衍生物(DA-ACPP)，用于體內(nèi)應(yīng)用。
4）DA-ACPP在中性生理?xiàng)l件下溶血作用可忽略不計(jì)，在弱酸性腫瘤環(huán)境中可轉(zhuǎn)化回ACPP，從而選擇性殺傷癌細(xì)胞。
5）因此，DA-ACPP在4T1原位乳腺腫瘤模型和B16-F10黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移模型中均顯示出有效的抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用。
總體而言，該研究結(jié)果表明，合成的HDPs模擬多肽是安全有效的抗腫瘤藥物，這為開發(fā)用于癌癥治療的無藥物合成聚合物提供了新的曙光。
Wei Shen, et al. Antineoplastic Drug‐Free Anticancer Strategy Enabled by Host‐Defense‐Peptides‐Mimicking Synthetic Polypeptides. Advanced Materials, 2020.
DOI：10.1002/adma.202001108
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001108
