1. Chem. Soc. Rev.：空間偏移拉曼光譜在生物醫學中的應用
英國埃克塞特大學Nick Stone和英國盧瑟福.阿普爾頓國家實驗室Pavel Matousek對空間偏移拉曼光譜在生物醫學中的應用研究進行了綜述。1）近年來，拉曼光譜在深入探測渾濁介質(如生物組織)方面取得了重大進展。這一進展也得益于一系列基于空間偏移拉曼光譜(SORS)的技術的出現，這些技術能夠對活組織進行無創探測，深度可達5厘米。與傳統的拉曼方法相比，這種方法的深度穿透能力提高了兩個數量級。結合拉曼光譜所固有的高分子特異性，這一技術有望在包括醫療診斷和疾病監測在內的多個領域發揮重要的作用。2）作者在文中介紹了SORS和相關的深部拉曼光譜技術，包括傳輸拉曼光譜(TRS)，微型SORS和表面增強空間位移拉曼光譜(SESORS)等，并對這一領域所取得的進展進行了綜述，包括其在非侵入性癌癥診斷, 監控神經遞質和評估骨骼疾病等方面的應用。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Fay Nicolson. et al. Spatially offset Raman spectroscopy for biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/d0cs00855a#!divAbstract2. Nature Commun.：通過雜金屬咪唑骨架上的配體編輯實現d-軌道控制的活性位點用于可充電鋅空氣電池將原始金屬有機骨架作為空氣電極，可以為可充電鋅-空氣電池注入新的活力，然而，由于其電子狀態和結構孔隙度的調節存在一定的困難，因此成功應用的可能性很小。近日，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉教授報道了為沸石咪唑骨架（ZIFs）設計了一種同步構建金屬節點的分層孔隙度和轉向軌道狀態的策略。1）研究人員通過低溫溶劑熱反應，在鎳泡沫（簡稱ZnMZ）上生長了平均橫向長度為3微米的原始鋅基ZIFs陣列。為了合成具有分層孔洞和配體空位的異金屬納米陣列，對原始ZnMZ陣列進行了不同時間長度的陽離子置換處理。得到了一系列樣品（BHZ-12、BHZ-24、BHZ-48和BHZ-96）。2）在制備的BHZ-48中，活性位點的軌道構型既受與配體空位的近距離相互作用的影響，也受Co-Zn組合的遠距離相互作用的影響。結果，反應性中間體的吸附/解吸能達到最佳狀態，其中電位確定步驟的能壘大大降低。3）將BHZ-48用作可充電ZABs的空氣電極時，在15 mA cm?2的條件下，充放電電壓間隙為0.8 V，可穩定循環1250 h以上。本研究不僅展示了在大量原始MOFs中設計一種概念上獨特的電催化劑的策略，同時也為多相催化和其他電化學儲能系統的電化學研究指明了方向。
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Jiang, Y., Deng, YP., Liang, R. et al. d-Orbital steered active sites through ligand editing on heterometal imidazole frameworks for rechargeable zinc-air battery. Nat Commun 11, 5858 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-19709-6https://doi.org/10.1038/s41467-020-19709-63. Nature Commun.：用于多相催化的負載型原子簇的合成策略具有均勻金屬位點和確定的低核度的負載型原子團簇是介于單原子催化劑（SACs）和納米顆粒大小之間的中間態。得益于金屬-金屬鍵的存在，負載型原子團簇可以在每個金屬原子之間觸發協同效應，這使其獨特的催化性能不同于SACs和納米顆粒。然而，可擴展負載型原子簇的結構-屬性關系和精確的合成以及原子級的洞察仍然是一個巨大的挑戰。近日，北京理工大學張加濤教授，清華大學王定勝副教授，Shufang Ji綜述了負載型原子團簇合成的最新進展，總結并分類了用于制備支持的原子團簇的六種策略，包括氣相合成和尺寸選擇策略，前體預選擇策略，主客體策略，濕式化學還原方法，基于樹枝狀聚合物的策略以及原子層沉積。1）作者首先總結了氣相合成和尺寸選擇策略。尺寸大小選擇策略，不僅可以有效制備具有精確核度的單金屬原子團簇，而且可以制備雙金屬和多金屬簇。然而，該方法所需的復雜設備和有限的輸出是主要缺點。2）金屬種的燒結可以用奧斯特瓦爾德成熟過程來描述，其驅動力是不同尺寸的金屬原子表面擴散能的不同。結果表明，當金屬種的尺寸分布較窄時，燒結得到了明顯的抑制。為了防止負載型原子團簇合成過程中的燒結，預先選擇策略可確保其從合成開始到結束具有均勻性。而前體預選策略的關鍵是選擇金屬前體以獲得相應的負載的原子團簇。3）基于還原的主客體策略在合成負載型原子團簇（特別是包含雜原子的氮配位雙金屬位點）方面具有優勢。此外，主客體策略在合成具有優異催化性能的異質ACs具有極大的潛力。4）作者總結了基于濕化學還原法合成的負載型原子團簇，其中金屬納米材料充當該團簇的載體。濕化學還原法可用于工業規模的催化劑的生產。然而，通過這種方法制備的團簇通常具有寬的尺寸范圍。因此在納米結構上加帽的配體在控制形態和防止團聚方面起著至關重要的作用。此外，在某些情況下，配體可能會影響簇的氧化態和試劑分子的進入。因此，通過濕化學還原法精確合成負載型原子團簇存在一定的局限性。5）作者總結了基于樹狀聚合物的合成策略。N摻雜碳材料被廣泛用于通過N配位基的配體保護來負載和穩定原子團簇。具有樹狀結構的聚合物含有高比例的N，同時，其具有類似于MOF的精準結構。此外，不同的樹枝狀聚合物表現出不同的包封和穩定能力，因此影響了催化性能。目前的樹枝狀聚合物合成策略僅局限于實驗室合成，因此限制了該方法可擴展地合成原子團簇。6）作者指出，原子層沉積（ALD）方法在制備富缺陷碳上負載的M2原子團簇方面具有極大的潛力。盡管ALD方法可以精確制備單金屬和雙金屬原子團簇，然而，所需的高精密設備，原料價格昂貴等缺點，限制了ALD方法在工業上的可擴展性。7）作者最后概述了負載型原子團簇的合成，表征和催化的應用前景和面臨的挑戰。
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Rong, H., Ji, S., Zhang, J. et al. Synthetic strategies of supported atomic clusters for heterogeneous catalysis. Nat Commun 11, 5884 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-19571-6https://doi.org/10.1038/s41467-020-19571-6
4. Nature Commun.：氮氧化物對CO2電化學還原的影響
CO2電化學還原（CO2RR）為利用溫室氣體CO2作為碳原料生產增值燃料和化學品提供了一條有前景的途徑。由于工業CO2源通常包含許多污染物，例如氮氧化物，因此了解污染物對CO2RR的潛在影響對于實際應用至關重要。有鑒于此，美國特拉華大學Feng Jiao教授報道了三室流通池研究了NOx（即NO，NO2和N2O）在CO2RR中的影響。1）研究人員選擇了三種模型電催化劑，包括銅（Cu），銀（Ag）和錫（Sn），分別代表了具有最佳C2+產品，一氧化碳（CO）和甲酸鹽選擇性的CO2RR電催化劑。2）研究發現，由于NOx的電化學還原發生的正電勢比CO2RR高得多，使得CO2進料中的大多數NOx污染物會顯著降低CO2RR FE。由于NOx反應所需的電子數量更多，與N2O相比，NO和NO2雜質對CO2RR FE的影響更嚴重。此外，盡管降低了CO2RR FE，但除去NOx雜質后，三種催化劑均未顯示出產物選擇性發生明顯變化。3）研究人員采用氣相色譜（GC），分光光度法和流式電化學質譜（FEMS）來分析NO的電還原產物，其主要產物為氨（NH3），羥胺（NH2OH），N2和N2O。此外，對CO2RR中不同濃度的NO的影響的研究表明，煙道氣中典型的NOx濃度與CO2RR兼容。這項工作不僅證明了工業CO2源中經常存在的微量氧化還原對最常研究的金屬催化劑的影響，而且還為氮氧化物的電化學還原提供了新的見解。
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Ko, B.H., Hasa, B., Shin, H. et al. The impact of nitrogen oxides on electrochemical carbon dioxide reduction. Nat Commun 11, 5856 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-19731-8https://doi.org/10.1038/s41467-020-19731-8
5. Nature Commun: TiO2負載金納米催化劑中尺寸依賴的強金屬-載體相互作用
由于強金屬-載體相互作用（SMSI）在穩定活性金屬和調節催化性能方面的重要性，它在多相催化領域的研究由來已久。SMSI是一個發生在金屬-載體界面的動態過程，它與金屬表面特性密切相關，而金屬表面特性通常受到金屬納米粒子的尺寸的影響。有鑒于此，中國科學院大連化學物理研究所喬波濤研究員、李杲研究員等人，報告了在Au/TiO2催化劑中發現的經典SMSI的尺寸效應，即大的Au顆粒比小的Au顆粒更容易被封裝。1）SMSI更容易發生在大的Au NPs(~9和~13 nm)上，而不是小的Au NPs(~3和~7 nm)上。2）建立了表面張力相關的熱力學平衡模型來解釋這種尺寸效應。3）利用這一現象，通過在加氫反應中選擇性地包封大的Au NP，可以提高粒徑分布不均勻的Au/TiO2催化劑的催化性能。總之，該工作不僅使人們對SMSI現象及其形成機理有更深入的了解，而且還為改進催化劑的性能提供了一種新的思路。
納米催化學術QQ群：256363607Xiaorui Du et al. Size-dependent strong metal-support interaction in TiO2 supported Au nanocatalysts. Nature Communications, 2020.DOI: 10.1038/s41467-020-19484-4https://doi.org/10.1038/s41467-020-19484-4
6. Chem: CO2加氫合成高級醇的研究進展
通過加氫反應將溫室氣體CO2轉化為高級醇（HAs）在C1化學中需要引起更多關注，因為C2+醇類產品是作為燃料添加劑，反應溶劑和中間體的增值化學品。但是，CO2的化學惰性，各種反應路線中的復雜性以及在高級醇合成中未被控制的表面組分的C-C偶聯的不可控性，使得這一方法的實現非常具有挑戰性。有鑒于此，英國牛津大學Shik Chi Edman TSANG教授和武漢大學劉國亮等人，對二氧化碳直接加氫催化技術的最新進展進行了綜述和分析。1）首先重點介紹了具有發展前景的催化劑，包括貴金屬類催化劑、改性鈷基催化劑、改性銅基催化劑和鉬基催化劑，對每種催化劑的促進劑和載體都有具體說明。2）然后在前人實驗結果的基礎上綜述了可能的反應機理。3）最后討論了用于該反應的理想催化劑體系的合理設計。
納米催化學術QQ群：256363607
Di Xu et al. Advances in Higher Alcohol Synthesis from CO2 Hydrogenation. Chem, 2020.DOI: 10.1016/j.chempr.2020.10.019https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.10.019
7. JACS：丙烯的異構化和選擇性加氫：原子層沉積改性的金屬有機骨架的篩選
選擇性烴催化對于生產各種行業所需的燃料和化學中間體至關重要。其在烯烴聚合過程中，避免催化劑因炔烴雜質而中毒以及充分氫化成低價烷烴產品具有重要意義。最近的研究表明，基于金屬有機框架（MOF）作為單中心金屬催化劑的可調載體顯示出對多種烴（包括輕烷烴）選擇性轉化的巨大應用潛力。此外，通過與MOF中的揮發性金屬有機物或ALD反應而將MOF金屬化（AIM）可用于構建烴類催化劑，用于乙烯和間硝基苯酚的加氫，丙烷的氧化脫氫和乙醇的脫水。有鑒于此，美國阿貢國家實驗室Massimiliano Delferro，Alex B. F. Martinson，明尼蘇達大學雙城分校Laura Gagliardi，德國柏林洪堡大學Joachim Sauer報道了通過原子層沉積(ALD)和高通量篩選測試催化異構化和選擇性加氫丙炔，將各種金屬包括Cu，Cd，Co，Fe，Ga，Mn，Mo，Ni，Sn，W，Zn，In和Al納入到NU-1000 MOF中，并進行充分表征。1）合成后修飾的MOF在不同溫度（50-300 °C）下通過高通量篩選進行了丙炔加氫成丙烯的研究。同時，在氫化條件下觀察到異構化產物。此外，研究人員研究了Co-Zn和Zn-Co的雙金屬組合的協同作用。實驗結果顯示，Cu和Co對丙炔加氫至丙烯最具活性，并且Co和Zn的協同雙金屬組合以及獨立的Zn和Cd被確定為最有效的異構化產物丙二烯轉化。此外，NU-1000中Co和Zn的組合與單獨的成分相比，降低了完全氫化為丙烷以及焦化的可能性。這項研究強調了高通量篩選的潛力，以確定最可能能影響小分子有效轉化的單金屬和雙金屬簇組合，同時揭示不同金屬在異構化和氫化中的機理差異。
多孔材料學術QQ群：813094255Ryan A. Hackler, et al, Isomerization and Selective Hydrogenation of Propyne: Screening of Metal?Organic Frameworks Modified by Atomic Layer Deposition, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c08641https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c08641
8. EES：三元共混物活性層電荷傳輸的改善助力高效半透明有機太陽能電池
半透明有機太陽能電池（STOSCs）由于其高能量轉換效率(PCEs)，在車載集成和建筑集成光伏發電方面具有巨大潛力。為此，應進一步提高STOSCs在適當透明度下的效率。近日，中科院福建物構所鄭慶東研究員，Yunlong Ma報道了通過將DTNIF的非富勒烯受體作為第三組分材料納入二元PBDB-TF:Y6體系，成功制備出高性能不透明和半透明三元OSCs。1）由于DTNIF的LUMO能級比Y6高，基于PBDB-TF:Y6:DTNIF的三元器件的VOCs比基于PBDBTF:Y6的二元器件的VOCs有所增強。表征結果顯示，DTNIF的加入也可以增強結晶度，減少活性層的中空堆積距離，從而增強和更平衡的電荷傳輸。2）實驗結果顯示，與基于PBDB-TF：Y6的二元OSC（PCE = 15.31％，VOC = 0.849 V，JSC = 25.26 mA cm-2，FF = 71.36％）相比，基于PBDB-TF：Y6：DTNIF的性能最佳的三元OSC的PCE達到了16.73％，同時提高了JSC，VOC和FF值（VOC = 0.858 V，JSC = 26.40 mA cm-2，FF = 73.80％）。3）基于PBDB-TF：Y6：DTNIF的最佳性能的三元STOSC達到了13.49％的出色PCE和22.58％的高AVT。此外，與二元STOSC相比，三元STOSC顯示出改善的色彩感知。STOSC的PCE達到了創紀錄的13.49％，改善了顏色透明度，以及高于20%的可見平均透光率（AVT），這些都使其在與汽車車窗等透明元素結合時成為有前途的候選OSC。研究結果表明，在傳統的二元有源層中加入合適的第三組分材料是實現高效穩定三元OSCs及其高性能半透明器件的有效策略。
光電器件學術QQ群：474948391
P. Yin, Z. Yin, Y.Ma and Q. Zheng, Improving charge transport of ternary blend active layer for efficient semitransparent organic solar cells, Energy Environ. Sci., 2020https://doi.org/10.1039/D0EE03378B
9. AM：多級分子印跡多孔顆粒用于仿生腎臟清洗
通過吸附過多的生物分子來凈化血液對維持人體健康來說至關重要。東南大學趙遠錦教授和復旦大學商珞然研究員受到腎臟自凈過程的啟發，將多級分子印跡反蛋白石顆粒與魚脊形微流控芯片相集成，以用于實現高效的生物分子清洗。1）該粒子的表面和內部具有可結合的多孔結構，能夠特異性識別小分子和生物大分子。魚脊形微流控芯片的存在則會大大的提高其吸附效率。2）此外，該粒子的反蛋白石骨架可以增強其光學傳感能力，進而能夠自行報告吸附狀態。得益于這些特點，再加上其具有可重復使用性、良好的生物安全性和生物相容性，因此該平臺有望在臨床血液凈化和構建人工腎臟等方面發揮重要作用。
生物材料學術QQ群：1067866501Hanxu Chen. et al. Hierarchically Molecular Imprinted Porous Particles for Biomimetic Kidney Cleaning. Advanced Materials. 2020DOI: 10.1002/adma.202005394https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005394
10. AM: 一種調節強且防膨水凝膠的新策略！
由非共價相互作用網絡組成的現有聚合物中的物理水凝膠由于其成分可控性好和環境友好性而備受青睞，因此被用作粘合劑、人工組織和軟機械。然而，這些凝膠的機械強度和耐水性都很差。目前制備水凝膠的方法主要是凍融法（cryogels），其制備工藝復雜，而且對聚合物的構象調整不足。鑒于此，通過利用非共價鍵具有可調節性和可逆性的優點，中國科學院化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室邱東研究員、喬燕研究員等人提出了一種溶劑交換策略來構建一類外凝膠。1）根據從良好溶劑到不良溶劑的交換，聚合物內和互聚物之間的相互作用首先被抑制，然后被恢復，分別導致聚合物溶解和交聯。2）這種方法的關鍵是良好的溶劑，它有利于拉伸聚合物構象使網絡均勻化，形成交聯水凝膠網絡，具有顯著的剛度、韌性、抗膨脹性能，因此具有水下粘合性能。綜上所述，外凝膠強調了一種簡單但高效的策略，即改變溶劑，從而實現非共價相互作用，從而實現增強型水凝膠和水凝膠基軟材料的合理設計。
Xu, L., et al., A Solvent‐Exchange Strategy to Regulate Noncovalent Interactions for Strong and Antiswelling Hydrogels. Adv. Mater. 2020, 2004579.https://doi.org/10.1002/adma.202004579
11. AM: 用于多功能刺激響應納米系統的工程適配開關
盡管RNA和DNA以其編碼生物信息的能力而聞名，但在過去的幾十年中，這些生物分子也能夠執行其他復雜功能，例如分子識別（如適體）和催化（如，核酶）。在這些基礎上，研究人員已開始開發RNA和DNA的可預測堿基配對特性，以便將核酸用作可以經歷分子“轉換”過程，執行復雜功能（例如信號傳遞或受控有效載荷釋放）的功能材料。對外界刺激的反應，包括光，pH，配體結合和其他微環境線索。盡管該領域仍處于起步階段，但這些努力為開發基于生物學的“智能材料”提供了令人興奮的潛力。1）于此，斯坦福大學H. Tom Soh等人綜述了核酸在外部可控開關材料中的應用進展。可以觸發刺激反應的機制范圍很廣，并且探索了將這些功能改造成核酸材料的策略。最后，討論了將適配體開關整合到更復雜的基于合成核酸的納米結構和功能化智能材料中的最新進展。
生物材料學術QQ群：1067866501
Rangel, A. E., et al., Engineering Aptamer Switches for Multifunctional Stimulus‐Responsive Nanosystems. Adv. Mater. 2020, 2003704.https://doi.org/10.1002/adma.202003704
12. Biomaterials：可靶向腫瘤的智能J-聚集體花青素光敏劑用于增強光動力治療
光動力療法(PDT)已被證明是一種有效的癌癥治療策略。而設計具有靶向腫瘤、長激發波長、高單線態氧量子效率(Φ(1O2))的光敏劑則是實現高效光動力治療的關鍵。然而，如何將上述特征集成到一種光敏劑中仍是一個研究的難點。大連理工大學彭孝軍院士提出了一種PS J-聚集體策略，它可以使PS具有靶向腫瘤、光譜紅移和增強的Φ(1O2)等性能。1）花青素PS(IDMQ)是該研究團隊首次設計合成的一種菁類化合物。在微環境中，IDMQ能夠在負電荷的控制下形成智能響應型J-聚集體。2）在血液中，IDMQ J-聚合體可通過EPR效應靶向腫瘤。然后組裝的胞內IDMQ J-聚合體會在RNA的作用下發生組裝以導致吸收峰紅移。與自由態IDMQ相比，IDMQ J-聚集體的Φ(1O2)有明顯提高，其PDT的最佳波長也從630 nm(自由態IDMQ)移至700 nm (IDMQ J-聚集體)。綜上所述，這種智能J-聚集體策略為使光敏劑具有靶向腫瘤和增強的光動力治療效果等性能提供了新的策略，有望進一步推動光動力治療的發展。
生物醫藥學術QQ群：1033214008
Miao Li. et al. Smart J-aggregate of cyanine photosensitizer with the ability to target tumor and enhance photodynamic therapy efficacy. Biomaterials. 2020https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122030778X
