1. Acc. Chem. Res.綜述：用于促進CO2電還原的原子薄二維催化劑
將CO2電還原成高附加值化學品是緩解能源危機并同時降低溫室效應的最佳潛在策略之一。然而，CO2分子在高離解能下極其穩定。對于傳統的電催化體系，主要有三個因素阻礙了其在CO2電還原中的應用：i）緩慢的載流子傳輸動力學；ii）CO2活化的高能壘；iii）較差的產物選擇性。因此，解決這三個關鍵問題是開發高效電催化CO2還原的關鍵。考慮到CO2分子是典型的Lewis酸，具有較高的第一電離能和電子親和力，富電子催化劑有助于活化CO2分子，提高轉化效率。有鑒于此，原子薄二維電催化劑由于其在費米能級附近的態密度顯著增加而具有有效加速電子傳輸動力學的巨大潛力。此外，其較高的表面活性位分數和較高的局域電荷密度可以顯著降低CO2的活化能壘。同時，簡潔的二維構型便于原位表征以及理論模型的建立和模擬，有助于揭示電催化還原CO2的機理，從而加快CO2轉化技術的發展。近日，中科大孫永福教授綜述了通過不同方法定制原子薄二維電催化劑電子結構的最新進展。1）作者重點介紹了電子結構調節與原子薄二維電催化劑的催化活性/產物選擇性之間的結構-性質關系，并借助原位表征技術探討了其基本機理。2）作者最后討論了CO2電還原未來發展所面臨的主要挑戰和機遇。
該綜述有助于研究人員更好地了解CO2電還原反應，并進一步指導設計與開發高性能電催化體系。
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Xiaodong Li, et al, Opportunity of Atomically Thin Two-Dimensional Catalysts for Promoting CO2 Electroreduction, Acc. Chem. Res., 2020DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00626https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c006262. PNAS：陽極聚合物中間體引發的原位類有機Fenton催化用于電化學凈水
有機Fenton類催化劑是近年來發展起來的一種用于凈水的催化劑，但氧化還原活性化合物必須異地添加作為氧化劑活化劑，進而造成二次污染問題。電化學氧化被廣泛應用于污染物的降解，但由于高阻聚合物中間體的存在，存在嚴重的電極結垢問題。近日，中科大俞漢清教授，Ai-Yong Zhang報道了利用電化學污染物氧化過程中產生的具有氧化還原活性的聚合物中間體，如苯二酚、對苯二酚和對苯二酚作為過氧化氫的活化劑，開發了一種原位有機Fenton類催化劑。1）研究人員以苯酚為目標污染物，證明了原位類Fenton有機催化不僅提高了污染物的降解速度，而且可以更新工作電極，使其具有更好的催化穩定性。2）研究發現，在類原位有機Fenton催化中陽極苯酚的轉化過程中既產生了1O2非自由基，又產生了·OH自由基。該研究工作有望為開發一種簡單、高效、經濟的電化學凈水策略提供新的途徑。
Dan-Ni Pei, et al, In situ organic Fenton-like catalysis triggered by anodic polymeric intermediates for electrochemical water purification, PNAS, 2020DOI: 10.1073/pnas.2005035117www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.20050351173. Nature Communications：多功能紡織電子用可伸縮熱電纖維
紡織電子產品因其穿戴舒適性和可編程特性，有望給未來的可穿戴應用帶來革命性的變化。大量具有有前景的熱電可穿戴設備在綠色能源收集和無處不在的傳感器連接應用方面已經得到了廣泛的研究。然而，目前TE織物的實際應用仍然受到有限的規模和機械柔順的繁瑣p/n結組裝的嚴重阻礙。近日，新加坡國立大學Ghim Wei Ho報道了一種利用膠體凝膠擠出TE纖維的方法，其實現了簡單、可控以及工業可擴展來制造具有機械堅固和柔韌的TE纖維。1）研究人員利用親水膠體網絡及其流變性的優勢，使得非均相分子粒子在連續基質中的約束特別容易產生高均勻度、良好的界面結合和交替的p/n型鏈段。這種軸向排列的p/n型TE纖維極大地降低了紡織電子產品中后續集成的復雜性，這也為多功能可配置性提供了額外的可能性。2）TE紡織品通過將交錯的p/n型TE纖維織造成織物，可以實現多種功能，包括共形熱能收集布、用于顯示的局部觸摸屏和用于通信的光方位傳感等。此外，用于機械臂上的織物表現出不同的功能，使其能夠收集人體熱能，趨光性和溫度反射性等。這項研究工作有望提供一種具有內置智能的自給式多用途紡織品，可以實現對外部變化/環境做出反應。
Ding, T., Chan, K.H., Zhou, Y. et al. Scalable thermoelectric fibers for multifunctional textile-electronics. Nat Commun 11, 6006 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-19867-7https://doi.org/10.1038/s41467-020-19867-74. Angew：鉑納米顆粒破碎成單原子Pt-C4Co催化劑用于促進光催化制氫
光生電子的有效轉移和利用是通過光催化水分解實現高效制氫的關鍵因素。除了助催化劑的活性之外，助催化劑和半導體之間的界面也至關重要。近日，陜西師范大學劉生忠教授，Junqing Yan，蘇州大學李有勇教授，澳大利亞斯威本科技大學Tianyi Ma報道了理論指導的SA-Pt摻雜的CN助催化劑的合成，以有效地用于光催化制氫。1）研究人員利用密度泛函理論（DFT）計算來揭示Pt納米顆粒可以在高溫下轉化為摻雜到CN中的SA-Pt。然后，通過高溫煅燒途徑實驗合成了摻有SA-Pt的CN（Pt1-CN）和CuS的復合材料（Pt1-CN@CuS）。2）所設計的Pt1-CN@CuS在LED燈（450、530、550和610）的照明下表現出13.9、25.4、11.8和10.2 mmol h-1的可見光光催化H2生成量，相應的AQY值分別為30.8％，50.3％，22.2％和19.2％。此外，在AM 1.5照明下，整個水分解過程的STH轉換效率也為0.5％。3）實驗結果表明，CN中的單原子Pt摻雜可以降低H2演化的超電勢，從而大大提高反應動力學，降低載流子遷移的界面阻力。這項工作不僅為合成單原子摻雜引入了一種有效的方法，而且還提供了對光催化界面過程的基本了解。
光催化學術QQ群：927909706Junqing Yan, et al, Breaking Platinum Nanoparticles to Single-Atomic Pt-C4Co-catalysts for Enhanced Solar-to-Hydrogen Conversion, Angew. Chem. Int. Ed. 2020DOI: 10.1002/anie.202013206https://doi.org/10.1002/anie.2020132065. Angew：利用混合導體實現三相反應向兩相反應的轉變助力高能量密度和高倍率固態鋰氧電池
固態Li-O2電池具有提供高能量密度和增強安全性的能力。然而，由于存在多個固態界面，限制了電子/離子交換，導致其電化學性能較差，因而設計高性能固態空氣電極成為Li-O2電池進一步發展的主要瓶頸。近日，加拿大西安大略大學孫學良教授，南方科技大學谷猛研究員首次報道了一種新的策略，即使用離子和電子混合導體來優化鋰離子和電子的傳輸界面，使Li-O2電池的電化學機制從三相過程過渡到兩相過程，以提高固態Li-O2電池的性能。1）在雜化材料中，摻氮碳納米管（NCNT）的核心作為電子導體負責電子傳遞，而涂層LiTaO3作為離子導體用于鋰離子導電。結果顯示，面對面界面克服了點對點界面的限制，顯著提高了電極的電活性面積。充放電時，放電產物可以在混合導體表面順利沉積和分解。此外，這種方法顯著降低了電池的界面電阻，改善了反應動力學，提高了庫侖效率。2）為了直觀顯示雜化導體的電化學效應，研究人員配置了固態Li-O2納米電池，用于實時原位成像氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）過程中的結構和成分演變。基于此，研究人員直接觀察到了放電產物在雜化導體表面的均勻沉積和分解。
電池學術QQ群：924176072Changtai Zhao, et al, Transition of the Reaction from Three-phase to Two-phase by Using Hybrid Conductor for High-energy-density High-Rate Solid-state Li-O2 Battery, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202014061https://doi.org/10.1002/anie.2020140616. Angew：Cu(100)和(110)晶面耦合促進CO2轉化為碳氫化合物和醇
銅可以有效地電催化CO2還原為C2+產物（如C2H4、C2H5OH和正丙醇）。然而，其活性和活性位點之間的相關性目前仍然不明確，進而阻礙了其催化性能的進一步提高。近日，天津大學鞏金龍教授，太原理工大學李晉平教授報道了通過比較了不同氫氧化銅/氧化物衍生銅箔的性能，發現Cu(OH)2-D/Cu箔中的階梯狀Cu(110)和Cu(100)晶面位點是提高C2+選擇性/活性的關鍵。1）原位ATR-SEIRAS、密度泛函理論計算和原位拉曼光譜表征結果表明，(110)促進了CO吸附，(100)促進C-C偶聯生成C2+。在-0.54 V下，Cu(OH)2-D/Cu對C2H4的FEs為58%，對C2+烴和醇的FEs為87%，C2+部分電流密度為217 mA cm-2。在相同的電勢下，C2+碳氫化合物和醇的能量轉換效率達到了56.5%。2）以Cu(OH)2-D/CP作為陰極，具有優良析氧性能的泡沫鎳上的NiFe雙層氫氧化物（NiFe-LDH/NF）為陽極，研究人員配置了雙電極CO2還原電池。然后通過與Si太陽能電池耦合，構建了太陽能直接驅動CO2RR的PV-EC體系。結果顯示，C2H4和C2+產物的太陽能轉換效率分別高達4.47%和6.4%。本研究為開發（太陽能驅動）CRR轉化為C2+產物的高效催化劑提供了一種簡便易行的策略，并為高效還原CO2的銅催化劑的開發提供了指導。
電催化學術QQ群：740997841Dazhong Zhong, et al, Coupling of Cu(100) and (110) Facets Promotes Carbon Dioxide Conversion to Hydrocarbons and Alcohols, Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202015159DOI: 10.1002/anie.202015159https://doi.org/10.1002/anie.2020151597. Angew: 四硫富瓦烯基MOF用于高效的光熱能轉化
金屬有機骨架結構(MOFs)具有高度有序的結晶度和可調節的孔隙度等諸多優點，被廣泛應用于能源轉化等諸多領域。近年來，利用自由基有機物作為連接橋制備MOF并研究其光電轉化性能的工作不斷吸引大家的關注。然而，如何穩定MOF中自由基連接橋一直是該領域的挑戰。有鑒于此，南京大學的左景林教授和朱嘉教授等利用原位溶劑熱法組裝了一系列間-四硫富瓦烯-四苯甲酸連接的穩定的2D-MOF。該研究證實了電子離域作用下自由基連接MOFs的穩定性及其在光熱轉化中的應用，拓展了其在太陽能利用、光熱治療、海水淡化和光熱催化等方面的應用前景。1）利用原位溶劑熱法組裝了一系列間-四硫富瓦烯-四苯甲酸（m-TTFTB）連接的2D-MOF。研究發現，三聚體間-四硫富瓦烯-四苯甲酸穩定的節點有利于未配對電子離域，從而提升了自由基的穩定性。同時，六核稀土團簇結構一維鏈的存在也進一步提高了金屬有機框架的穩定性。2）用X射線單晶衍射技術深入研究分析了三聚態m-TTFTB中間配體的C-C、C-S鍵變化以及其構象，成功觀測到了的其自由基態。電子順磁共振、紫外-可見-近紅外吸收和X射線光電子能譜實驗也證實了其自由基特性。3）穩定性實驗表明，即使在非水/水溶液和酸堿環境（pH 1‐12）下，MOF中的這些自由基也是穩定的。由于分子內電荷轉移的高效光吸收能力、低的熱導率和優異的穩定性， 2D的Dy-MOF表現出優異的光熱性能，在一個太陽光照射下， 240秒內增加了34.7 ℃。
多孔材料學術QQ群：813094255Jian Su, et al. Persistent Radical Tetrathiafulvalene‐based 2D Metal‐Organic Frameworks and their Application in Efficient Photothermal Conversion. Angew, (2020).DOI: 10.1002/anie.202013811https://doi.org/10.1002/anie.2020138118. Angew：一種內質網靶向的銥(III)復合物可在非小細胞肺癌中誘導免疫原性細胞死亡
免疫原性細胞死亡（ICD）是治療引發的抗腫瘤免疫的關鍵組成部分。有鑒于此，中山大學的巢暉等研究人員，發現一種內質網靶向的銥(III)復合物可在非小細胞肺癌中誘導免疫原性細胞死亡。1）研究人員報道了一種包含N,N‐bis(2‐chloroethyl)‐azane的銥(III)復合物（Ir1），作為非小細胞肺癌（NSCLC）內質網定位的ICD誘導劑。2）Ir1處理后的A549肺癌細胞表現出典型的損傷相關分子模式（DAMPs），包括鈣網蛋白在細胞表面暴露，高遷移率族蛋白（HMGB1）和ATP外排等。3）免疫健全小鼠在接種Ir1處理過的死亡細胞后可誘發抗腫瘤CD8+ T細胞應答和Foxp3+ T細胞耗竭，最終通過激活肺癌細胞中的ICD產生長效的抗腫瘤免疫。本文研究表明，Ir1是第一種能夠通過免疫原性細胞死亡而產生免疫調節活性的銥基復合物，對非小細胞肺癌同時具備誘導ICD和常規化療作用的Ir1分子是一種很有潛力的抗癌藥物。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Hui Chao, et al. An ER‐Targeting Iridium(III) Complex which Induces Immunogenic Cell Death in Non‐Small Cell Lung Cancer. Angewandte Chemie, 2020.DOI：10.1002/anie.202013987https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2020139879. Angew: 銅催化和質子調控的高化學及立體選擇性二氧化碳轉化
由于CO2是一種非常有吸引力的、環境友好的化學合成原料，因此非常需要開發CO2的催化轉化技術。將CO2轉化為增值化學品，例如有機碳酸酯，脲，羧酸，雜環，和甲胺是重要領域之一，特別是對于將CO2化學和對映選擇性結合到有機分子中。由于CO2具有熱力學穩定性和動力學惰性，因此仍然是一個挑戰。盡管在以CO2為原料的高級醇方面取得了巨大進步，但是，通過化學、區域和對映選擇性將CO2結合到炔中產生不同的醇仍然沒有報道，而且非常具有挑戰性。有鑒于此，天津大學馬新賓教授和南開大學何良年教授等人，開發了一條CuH催化的炔烴與CO2還原偶聯反應制備高級醇類化合物的新策略。1）打開/關閉質子源，例如tBuOH，可以選擇性地觸發直接羥甲基化和還原羥甲基化，分別釋放一系列具有高Z/E、區域選擇性和對映選擇性的烯丙醇和同苯乙醇，可以高選擇性調控不同產物醇的生成。。2）在不添加質子時，炔烴與CO2在三乙氧基氫硅烷作為氫供體下發生羥甲基化反應，生成具有專一Z/E構型的烯丙基醇產物；而在質子及手性配體存在下，炔烴與CO2則轉化為高對映選擇性及區域選擇性的β-支鏈烷基醇。3）這樣的選擇性合成歸因于乙烯基銅中間體對質子和CO2的響應差異。已證明乙烯基銅物質的質子化在羥甲基化之前，因此允許在合適的質子存在下從直接炔烴羥甲基化轉移至還原性羥甲基化。總之，該工作為不同功能醇化合物的合成及良好立體選擇性醇的構建提供了一種綠色高效的方法，也為CO2的高值轉化提供了一條新途徑。
Mei-Yan Wang et al. Copper‐Catalyzed and Proton‐Directed Selective Hydroxymethylation of Alkynes with CO2. Angew., 2020.DOI: 10.1002/anie.202012768https://doi.org/10.1002/anie.20201276810. Angew：π-π相互作用實現錳催化喹啉類化合物的不對稱加氫
光學活性1，2，3，4-四氫喹啉（THQ）作為一種重要的結構基元，廣泛存在于生物活性分子和天然產物中。目前，喹啉類化合物的直接不對稱氫化反應（AH）仍然是生產這些化合物的最有效的方法之一。對于貴金屬催化劑，成本高、供應不確定和毒性問題仍未解決。同時，對于FLP催化，手性雙硼烷催化劑的制備通常比較復雜，與過渡金屬催化劑相比，需要更高的催化劑負載量。因此，開發更可持續、更實用的喹啉類化合物氫化催化劑仍然至關重要，但同時具有挑戰性。近日，清華大學劉強副教授，鄭州大學藍宇教授報道了利用新設計的手性鉗形錳催化劑，開發了第一個非貴金屬催化的N-雜芳烴不對稱氫化反應。1）新型手性鉗形錳催化劑在喹啉不對稱加氫反應中表現出優異的催化活性，具有較高的產率和對映體選擇性（最高可達97%ee)。2）在較低的催化劑負載量（S/C=4000）下，催化劑的周轉頻率（TON）達到3840，與目前最有效的貴金屬催化劑的催化活性相當。π-π相互作用保證了對映體選擇性的精確調控。
納米催化學術QQ群：256363607Chenguang Liu, et al, Manganese-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of Quinolines Enabled by π-π Interaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202013540https://doi.org/10.1002/anie.20201354011. Angew：受體工程以優化活性氧生成和促進巨噬細胞的表型重編程
通過光動力治療(PDT)將腫瘤相關巨噬細胞重編程為抗腫瘤的M1表型是克服腫瘤免疫抑制微環境和促進腫瘤免疫治療的一種有效策略。但是目前，有關I型和II型機制產生的活性氧(ROS)與巨噬細胞的極化效應之間的關系尚不清楚。南方科技大學李凱副教授設計和合成了三種具有聚集增強ROS生成的供體-受體結構光敏劑，它們的ROS生成效率可以通過改變受體來調節，從而產生不同的活化巨噬細胞的能力。1）實驗發現I型機制產生的細胞外ROS主要負責將巨噬細胞從M2型重編程為抗腫瘤的M1表型。體內實驗進一步證明，AIEgen光敏劑可觸發光動力-免疫治療，有效抑制小鼠腫瘤生長，而其在巨噬細胞減少的小鼠模型中的治療效果則明顯不佳。2）綜上所述，這一研究為設計可以激活巨噬細胞的光敏劑分子提供了參考指南，并為理解巨噬細胞活化在光動力-免疫治療過程中的工作原理提供了新的見解。
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Guang Yang. et al. Acceptor Engineering for Optimized ROS Generation Facilitates Reprogramming Macrophages to M1 Phenotype in Photodynamic Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2020DOI: 10.1002/anie.202013228https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20201322812. Adv. Sci. 通過更大的陰陽離子共摻雜穩定銻硫基太陽能電池的應變
在光伏器件中，晶格畸變引起的應變會增加缺陷密度會較低器件的性能的關鍵。基于銻硫屬元素化物（Sb-Chs）的太陽能電池的功率轉換效率（PCE）很低，這就是其光激發載流子受到了Sb2S3晶格的畸變而自陷。但是，尚未研究基于Sb-Chs的太陽能電池的應變行為。蔚山國立科學技術學院Sang Il Seok等人通過分別用較大的Bi和I離子同時替代Sb和S來證明Sb-Chs中的應變調諧。1）Bi / I共摻雜Sb2S3器件是使用PCPDTBT和PEDOT:PSS作為空穴傳輸層。共摻雜降低了帶隙，并把晶格的較大的拉伸應變（1.76×10-4）至相對較小的壓縮應變（-1.29×10-4）。摻有2.5 mol％BiI3的Sb2S3電池的陷阱態能級比Sb2S3電池低。2）此外，該摻雜量有效地鈍化了陷阱態。即使在低帶隙Sb2（SxSe1-x）3電池中，這種共摻雜也顯示出相似的趨勢。在標準光照條件下，器件的PCE達到7.05％，這是溶液處理Sb2（SxSe1-x）3太陽能電池的最高效率之一。此外，摻雜的電池呈現出更高的濕度，熱和光穩定性。這項研究提供了穩定無鉛太陽能電池的新策略。
電池學術QQ群：924176072Strain Tuning via Larger Cation and Anion Codoping for Efficient and Stable Antimony‐Based Solar Cells, Advanced Science, 2020DOI: 10.1002/advs.202002391https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202002391
