1. Chem. Soc. Rev.綜述：可合成各種胺的分子氫的催化還原胺化反應
還原胺化反應是一類重要的反應，廣泛應用于實驗室和工業合成胺以及醫藥、農用化學品和生物分子的合成。特別是利用分子氫進行催化還原胺化反應，對于經濟、可持續地生產不同種類的胺及其功能化至關重要。這些反應在合適的催化劑和氫的存在下，將容易獲得的羰基化合物(醛或酮)與氨、胺或硝基化合物偶聯，從而能夠制備直鏈和支化的伯胺、仲胺和叔胺，包括N-甲胺和用于生命科學應用的分子。一般而言，還原胺化反應是極具挑戰性的過程，尤其是伯胺的合成，因為伯胺的合成通常是非選擇性的，并且存在過度烷基化和羰基化合物還原成相應醇的問題。因此，開發合適的催化劑來高效和選擇性地催化這些反應具有重要意義。
有鑒于此，德國萊布尼茲催化研究所Matthias Beller，Rajenahally V. Jagadeesh綜述了分子氫催化還原胺及其在合成功能化和結構多樣化的芐基、雜環和脂肪族伯胺、仲胺、叔胺以及N-甲胺和更復雜的藥物靶標方面的應用。此外，還強調了還原胺化的機理，包括選擇性地生成所需的胺產品以及可能的副反應。
本文要點：
1）作者概述了關于催化還原胺化反應的機理及副反應。
2）作者總結了基于多相和均相催化劑的伯胺催化還原胺化過程，包括在官能化和結構復雜的分子中插入-NH2部分，以制備芐基、雜環和脂肪族直鏈和支化伯胺。
3）作者詳細討論了仲胺和叔胺的合成，包括：i）多相催化劑催化合成仲胺和叔胺；ii）均相催化劑催化合成仲胺和叔胺；iii）羧酸、酯和甘油三酯的催化還原胺化反應；iv）催化不對稱還原胺化合成手性仲胺。
4）N-甲基官能團構成了許多藥物和生物分子的組成部分，它們在調節這些生命科學分子的活性和性質方面發揮著重要作用。作者總結了在分子氫存在下，使用不同的甲基來源，如甲醛、多聚甲醛、二氧化碳、甲酸和碳酸二甲酯進行的催化還原N-甲基化反應。
Kathiravan Murugesan, et al, Catalytic reductive aminations using molecular hydrogen for synthesis of different kinds of amines, Chem. Soc. Rev., 2020
DOI: 10.1039/c9cs00286c
https://doi.org/10.1039/c9cs00286c
2. Chem. Soc. Rev.綜述：手性共價有機骨架：設計，合成和性質
共價有機骨架（COFs）是用網狀化學方法構建，共價鍵連接的結構單元，并且已經開發出了一系列用于眾多應用的新型多孔材料。迄今為止，報道的大多數COF是非手性的，并且僅有極少報道了具有手性的COFs。近日，上海交通大學崔勇教授，劉燕教授綜述了手性COF（CCOFs）領域的最新進展。
本文要點：
1）作者簡要總結了CCOF粉末的合成條件和合成策略，包括：i）后期合成；ii）直接合成（由非手性骨架單體直接合成、由手性骨架單體直接合成、）；iii）手性誘導合成。
2）作者總結了CCOFs在不對稱催化、手性分離、手性識別等方面的應用。
3）作者總結了合成新的CCOF仍然面臨的挑戰與機遇。包括：i）新的CCOF合成方法；ii）更復雜、更前沿的有機反應尚待開發；iii）與其他多孔材料相比，COFS在不對稱催化領域的優勢有待進一步發掘；iv）基于COF的手性分離識別的基本機理仍不清楚。而使用理論計算不僅可以預測其結構和性能，還可以模擬分離和識別過程。v）合理設計和可控合成組成和拓撲結構可調的穩定、高結晶度的CCOF已成為當務之急。
Xing Han, et al, Chiral covalent organic frameworks: design, synthesis and property, Chem. Soc. Rev., 2020
DOI: 10.1039/d0cs00009d
https://doi.org/10.1039/d0cs00009d
3. Nature Commun.: 畫在皮膚上的超保形電子設備，用于多功能運動無偽像感測和即時護理
從人體皮膚中準確提取生理和物理信號對于健康監測、疾病預防和治療至關重要。可穿戴生物電子學的最新進展直接嵌入到表皮表面是未來表皮傳感的一個很有前途的解決方案。然而，現有的可穿戴生物電子學容易受到運動偽影的影響，因為它們在運動過程中缺乏與皮膚的適當粘附和共形界面。于此，美國休斯敦大學余存江等人提出了超保形、可定制、可變形的畫在皮膚上（drawn-on-skin, DoS）的電子設備，直接附著在皮膚上的電子墨水具有很強的附著力和超適形性，因此具有強大的運動穩定性。
本文要點：
1）電子墨水，包括導體、半導體和電介質，可以根據需要以自由形式繪制，以開發諸如晶體管、應變傳感器、溫度傳感器、加熱器、皮膚水合傳感器和電生理傳感器等設備。
2）通過將DoS EP傳感器與醫院級凝膠電極和超薄蛇形網狀電極進行比較，我們發現DoS電子產品具有多種優勢，例如在出汗的情況下性能穩定，長期可靠地捕獲EP信號，牢固的附著力皮膚，并在感測期間不受運動偽影的影響。
3）通過基于DoS電子技術的電刺激加速皮膚傷口愈合，也說明了其在即時護理中的用途。對材料和設備設計，制造，表征以及在無運動偽影的感測和傷口愈合中的應用的研究描繪了DoS電子平臺的關鍵功能和適用性。
Ershad, F., et al. Ultra-conformal drawn-on-skin electronics for multifunctional motion artifact-free sensing and point-of-care treatment. Nat Commun 11, 3823 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17619-1
4. Nature Commun.：具有快速門控和熱管理功能的柔性金屬有機骨架用以高通量氣體分離
據統計，美國工業能源的1/3消耗在分離過程中，其中49%的分離成本用于蒸餾。因此，為了社會的可持續發展，建立新的節能凈化系統，如用膜滲透氣體和用多孔材料吸附氣體具有重要意義。在過去的十幾年里，金屬有機骨架（MOF）作為一類有前景的多孔材料得到廣泛研究，其可設計骨架結構具有理想的吸附性能。此外，柔性MOF由于其獨特的“開門”和“呼吸”行為引起了極大關注，這是一種由客體吸附引起的結構轉變現象。
近日，日本京都大學Minoru T. Miyahara，日本信州大學Hideki Tanaka報道了重點研究了ELM-11（[Cu(BF4)2(4,4’-聯吡啶)2]2]n）。其具有柔性的骨架，在常溫下對CO2表現出典型的門控吸附，是一種高效的CO2/CH4混合氣體分離的吸附劑。
本文要點：
1）通過時間分辨的原位同步X射線粉末衍射(XRPD)測量，研究發現發現ELM-11對CO2的門控行為對CO2氣壓的升高/降低具有有足夠快的響應。
2）研究人員比較了ELM-11和HKUST-1（[Cu3(1,3,5-苯三羧酸鹽)2]n）的CO2分離特性(吸收、選擇性、工作性能和再生性)，后者是目前所報道的最有希望用于垃圾填埋氣分離的硬質骨架吸附劑。
3）研究人員通過四個基本步驟組成的快速PVSA工藝進行垃圾掩埋氣體分離（CO2:CH4 = 50:50），闡明了ELM-11的優異性能：i）500 kPa下等摩爾CO2/CH4混合物的加壓和吸附；ii）在250 kPa下用純CO2進行降壓和沖洗；iii）在15 kPa下進行解吸；iv）在15 kPa下用純CH4吹掃。
4）研究人員從操作的角度論證了通過改進吸附柱可以解決滑脫現象的問題，并證明了將柔性MOF用于快速PVSA工藝是一種先進的CO2分離吸附系統。
Hiraide, S., Sakanaka, Y., Kajiro, H. et al. High-throughput gas separation by flexible metal–organic frameworks with fast gating and thermal management capabilities. Nat Commun 11, 3867 (2020)
DOI：10.1038/s41467-020-17625-3
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17625-3
5. Nature Commun.：海藻的堿性熱處理可產生高純度氫氣并具有碳捕獲和儲存的潛力
目前生產H2的熱化學方法主要有煤和天然氣的氣化和水蒸氣重整，其中無法避免人為CO2的排放。如果將生物質用作氫氣的來源，則可以實現碳中性過程。海藻是一種研究較少的具有巨大潛力的生物質類型，其不需要淡水。然而，當前的熱化學轉化反應途徑還無法實現將咸的和濕的生物質轉化為氫氣。有鑒于此，美國哥倫比亞大學Ah-Hyung Alissa Park，韓國梨花女子大學Woo-Jae Kim報道了一種催化堿性熱處理褐藻以產生高純度的H2，同時大大抑制了CO2的生成，使得整個生物量的轉化不僅是碳中性，而且是潛在的碳負性。
本文要點：
1）研究人員探索了在氫氧化物（即NaOH）和氣體重整Ni/ZrO2催化劑存在下轉化褐藻的堿性熱處理（ATT）反應。該反應在溫和的反應條件（即環境壓力和低于500 °C的溫度）下，可實現分布式生物質轉化系統，而不需要熟練的操作員。
2）整個ATT反應將所有能量最終推向H2產物，而海藻中的碳被捕獲并以固體碳酸鹽的形式儲存。如果生產的氫氣的純度足夠高，可以省去任何后續的氣體凈化步驟，那么整個生物質轉化技術將具有很大的可持續發展潛力。此外，以固體碳酸鹽形式捕獲的生物質碳可以長期穩定地儲存在地質地層中，因此，整個ATT技術有望實現碳凈負，從而產生具有碳捕獲和儲存（BECCS）潛力的生物能源。
Zhang, K., Kim, W. & Park, A.A. Alkaline thermal treatment of seaweed for high-purity hydrogen production with carbon capture and storage potential. Nat Commun 11, 3783 (2020)
DOI：10.1038/s41467-020-17627-1
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17627-1
6. Nature Commun.：具有優異隔熱和吸聲性能的高度可壓縮和各向異性片狀陶瓷海綿
目前的隔熱材料、能量吸收劑、催化劑載體、高溫空氣過濾器等迫切需要具有恒溫高壓縮性的先進陶瓷海綿材料。然而，由于海綿陶瓷材料制備工藝復雜，嚴重限制了其應用。近日，清華大學伍暉副教授，北京大學韋小丁特聘研究員報道了一種簡單的方法，通過吹風紡絲和隨后的煅燒來大規模制備高度可壓縮的、耐溫的SiO2-Al2O3復合陶瓷海綿。
本文要點：
1）研究人員成功地制備了各向異性層狀陶瓷海綿，具有大量堆疊的微纖維層，密度低至10 mg cm-3。
2）各向異性層狀陶瓷海綿具有高的壓縮疲勞抗力、與應變無關的零泊松比、優異的耐火性、從?196到1000 °C的恒溫壓縮回彈力以及出色的隔熱性能，導熱系數低至0.034 W m?1K?1。
3）層狀結構還賦予陶瓷海綿優異的吸音性能，是現有隔熱和吸聲材料的有希望的替代品。
Jia, C., Li, L., Liu, Y. et al. Highly compressible and anisotropic lamellar ceramic sponges with superior thermal insulation and acoustic absorption performances. Nat Commun 11, 3732 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-17533-6
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17533-6
7. Sci. Adv.：一種精準的、血栓穿透藥物遞送策略加速溶栓
傳統的溶栓藥物如組織型纖溶酶原激活劑(tPA)存在生物利用度低、非靶點副作用、血栓穿透性差等問題，導致血管再通延遲。在此，南京郵電大學汪聯輝、高宇等人假設這些挑戰可以通過溶栓藥物的靶向和可控性遞送或精準藥物遞送來解決，研制了一種多孔磁性微泡平臺來制備tPA。
本文要點：
1）該系統可以在循環過程中保持tPA的活性，被磁引導到血栓處，然后遠程激活以釋放藥物。
2）超聲刺激還能促進藥物對血栓的滲透性。在靜脈血栓形成小鼠模型中，與常規注射tPA相比，殘余血栓減少了67.5%。超聲對tPA在血栓中的穿透可達幾百微米。溶血速度的提高和治療效果的增強歸因于血栓部位tPA的有效濃度增加，這是tPA活性維持、磁性靶向和tPA在血栓內滲透率提高的結果。
綜上所述，此策略不僅提高了治療效果，而且加快了溶栓速度，在限時溶栓治療、降低tPA并發癥風險和高強度超聲對血管損傷治療中具有廣闊的應用前景。
Siyu Wang, et al. Accelerating thrombolysis using a precision and clot-penetrating drug delivery strategy by nanoparticle-shelled microbubbles. Sci. Adv., 2020.
DOI: 10.1126/sciadv.aaz8204
https://advances.sciencemag.org/content/6/31/eaaz8204
8. Sci. Adv.：CH3NH3PbI3中同位素氘代和聲子色散和熱導率性能關系的研究
鉛基鹵化物鈣鈦礦材料正展現出高性能廉價光伏性能、發光、探測等性能，其中的“聲子瓶頸”效應（hot-phonon bottleneck effect）顯著提升了熱載流子的壽命，該過程具體通過載流子-光子聲子散射、光聲子衰減為聲子、熱傳導過程實現。有鑒于此，美國橡樹嶺國家實驗室M. E. Manley、田納西大學M. Ahmadi等通過同位素修飾方法研究了晶格相關的聲子調控進而改善鈣鈦礦的導熱和“聲子瓶頸”。
本文要點：
1）通過同位素氘（D）進行取代鈣鈦礦中的部分氫（比例D:H =2:1），對CH3NH3PbI3鈣鈦礦材料中氫相關的動力學過程進行表征，并在鈣鈦礦材料中發現雖然僅僅進行氘取代，通過中子散射實驗發現，區域邊界附近的縱向聲子LA（longitudinal acoustic）發生20~50 %的軟化，軟化通過分子的平動模式軟化方式進行，通過反交叉過程將縱向聲子區域邊界下推。這種反交叉行為說明氫控制的分子動力學和縱向聲子之間的強耦合作用。此外，作者展示通過這種過程在已經非常低的熱導作用中進一步實現50 %的抑制。作者還通過第一性原理方法對光、X射線引發的晶格收縮/擴張作用導致性能改善和這種聲子微小變化之間的關系，發現在工作過程中聲子的性質得以保持，并未發生較大性能衰減。
M. E. Manley, et al. Giant isotope effect on phonon dispersion and thermal conductivity in methylammonium lead iodide, Science Advances 2020
DOI: 10.1126/sciadv.aaz1842
https://advances.sciencemag.org/content/6/31/eaaz1842
9. Chem: 促進電催化氮還原產氨的新策略
電催化氮還原反應（N2RR）是一種新興的常溫合成氨方法。盡管“π反饋”過程能夠使具有空d軌道的過渡金屬具有N2RR活性，但鑒于其在克服析氫反應（HER）競爭中的問題，探索具有相對較差HER活性的基于p嵌段元素的催化劑是可以實現高選擇性的。設計合理的結構以改善N2RR活性仍是一項較大的挑戰。有鑒于此，德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華教授和南洋理工大學Qingyu Yan等人，提出了一種通過模仿“π反饋”行為顯著提高電催化氮還原產氨活性的新策略。
本文要點：
1）將Bi4O5I2（VO-Bi4O5I2-OH）上的羥基與氧空位（VO）協同結合，從而使這種基于p嵌段元素的材料具有優異的活性，優異具有足夠的空軌道可以模仿“π反饋”行為。
2）與沒有羥基的原始Bi4O5I2和VO-Bi4O5I2形成鮮明對比的是，此類表面位點的獨特電子結構在模仿“π反饋”行為中起著重要作用。根據原位傅立葉變換紅外（FTIR）測量和密度泛函理論（DFT）計算，利用羥基對氧空位進行修飾，實現了空軌道的生成，降低了N2質子化的能壘。
3）在中性介質中，VO-Bi4O5I2-OH的電催化N2RR性能表現優異，法拉第效率高達32.4％，氨合成率為20.44 mg h-1mg-1cat，優于大多數以前使用的基于p嵌段元素的催化劑。
總之，該工作提出了一種提高N2RR活性的新策略，在開發其他基于p嵌段元素的電催化劑方面具有巨大潛力。
Chade Lv et al. Boosting Electrocatalytic Ammonia Production through Mimicking “π Back-Donation”. Chem, 2020.
DOI: 10.1016/j.chempr.2020.07.006
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.07.006
10. EES：非鹵化溶劑的延遲處理用于高效非富勒烯有機太陽能電池
在過去的幾十年中，有機光伏（OPV）引起了極大的研究關注。最近出現的基于非富勒烯受體的聚合物太陽能電池極大推動了OPV的發展。然而，目前具有優異性能的聚合物太陽電池通常采用鹵化溶劑制備。這些鹵化溶劑不利于人體健康和環境，不適用于工業應用。同時，由于無鹵溶劑溶解度有限，很難達到理想的形貌控制要求，因此阻礙了無鹵溶劑的應用。
近日，四川大學彭強教授，香港科技大學顏河教授報道了一種使用無鹵化溶劑的精致的團聚控制策略，成功實現了具有高性能的無富勒烯PSCs，效率達到了17.33%，這是目前從非鹵化溶劑中制備的PSCs的最高值。
本文要點：
1）PM6和BTP-BO-4Cl分別因其潛在的高性能和無鹵溶劑溶解性而分別被選作供體和受體。此外，還引入芐基紫精(Bv)代替鹵化添加劑，作為微結構改進劑優化和穩定PSCs的形貌，并作為n型摻雜劑改善PSCs中的電子傳輸。
2）研究發現，BTP-BO-4Cl在氯苯（CB）中有很好的溶解性，但在甲苯（Tol）中溶解時對溫度敏感。PM6:BTP-BO-4Cl共混物易溶于溫和Tol中（超過50 ℃），但在室溫下通過延遲處理時間，BTP-BO-4Cl會逐漸結晶甚至析出。因此可以在活性層沉積之前進行預聚集，并且可以通過改變處理前的延遲時間來直接控制程度。
3）結果顯示，通過延遲處理時間獲得了優化的PM6:BTP-BO-4Cl納米原纖狀形態。這有利于電荷的離解和傳輸，從而大大改善了器件性能，并成功地將功率轉換效率（PCE）從15.69％提高到17.33％。這是迄今為止，無鹵素溶劑處理的PSC的新記錄值。重要的是，這種策略可以進一步應用于其他高效的PSC系統，有望進行精準的形態優化和性能改進。
X. Xu, L. Yu, H. Yan, R. Li and Q. Peng, Highly efficient non-fullerene organic solar cells enabled by a delayed processing method using a non-halogenated solvent Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE02034F
https://doi.org/10.1039/D0EE02034F
11. ACS Catal.: 金屬單原子策略促進光催化甲基活化和C–C耦合，以協同生產高附加值的多碳化合物和氫
對可再生、低成本的生物質進行光催化重整是合成高附加值多碳化合物和氫的一種新途徑。然而，在活化生物質中甲基基團的同時促進C-C耦合的困難使得光催化重整仍然是一個很大的挑戰。有鑒于此，北京大學郭少軍教授等人，通過第一原理模擬計算了一系列TiO2負載貴金屬單原子（Ru，Rh，Pd，Ag，Os，Ir，Pt和Au）光催化劑（MSA-TiO2）上的丙酮脫氫和轉化的能壘。
本文要點：
1）預測TiO2負載的Pt單原子（PtSA-TiO2）光催化劑可以最有效地實現丙酮的甲基活化，CH3COCH2?自由基形成和產氫，這對于C-C偶聯合成高附加值多碳化合物具有重要意義。
2）光催化實驗表明，商用P25-TiO2負載Pt單原子催化劑對于從丙酮中直接聯產高附加值的2,5-己二酮（HDN）和氫表現出3.87 mmol g–1h–1的最佳光催化活性，同時選擇性為93％，比其他貴金屬（Ru，Rh和Ir）單原子或負載Pt納米粒子至少高13倍。
3）原位衰減全反射紅外光譜顯示，PtSAs有助于甲基的有效活化，同時促進更多中間體CH3COCH2?自由基的形成，這一結果被原位電子自旋共振光譜進一步證實。
Peng Zhou et al. Metal Single Atom Strategy Greatly Boosts Photocatalytic Methyl Activation and C–C Coupling for the Coproduction of High-Value-Added Multicarbon Compounds and Hydrogen. ACS Catal., 2020.
DOI: 10.1021/acscatal.0c01192
https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01192
