1. Nature Chemistry：Mn催化烯烴加氫硅烷化、脫氫硅烷化
通過過渡金屬催化，同時在非還原環境中對烯烴進行脫氫硅烷化在有機合成中長期以來都是巨大的挑戰。有鑒于此，南京大學謝勁等報道了通過Mn2(CO)10作為金屬催化劑，在調節配體結構的過程中，對金屬自由基催化反應過程能夠調控，分別實現以加氫硅烷化、脫氫硅烷化兩種方式，從而在烯烴底物中修飾硅烷基團。具體的，該反應中當配體為iPrPNP，反應能夠以脫氫硅烷化方法進行；當配體為JackiePhos，反應以氫硅烷化方法進行。該反應中烯烴底物、硅烷底物的比例為1:1，是一種原子經濟性的過程，兼容大量底物種類，展示了非常好的官能團容忍性，能夠方便的進行克級放大合成。1）合成反應優化。以對甲基苯乙烯（1a）、三乙基硅氫（2a）作為反應物，在5 mol % [Mn2(CO)10]/10 mol %配體作為催化劑體系，在140 ℃的PhCF3于空氣氣氛中反應。2）反應機理。Mn2(CO)10和配體結合形成自由基物種，隨后自由基物種對三乙基硅氫進行HAT反應，轉化為三乙基硅自由基物種。三乙基硅自由基加成到苯乙烯上，生成碳自由基。當配體為L12(iPrPNP)，該分子氧化加成配位到Mn上，分別脫除1分子CO配體，隨后通過β-H消除生成烯烴硅烷產物；當配體為JackiePhos，碳自由基通過對Mn催化劑進行HAT，生成飽和的硅烷化產物。
納米催化學術QQ群：256363607Jie Dong, et al, Manganese-catalysed divergent silylation of alkenes, Nat. Chem. 2020DOI: 10.1038/s41557-020-00589-8https://www.nature.com/articles/s41557-020-00589-8
2. Chem. Soc. Rev.: 膠態無機納米晶體的自組裝
膠體納米粒子的自組裝使得連接納米世界和宏觀世界以及制造復雜的納米結構成為可能。納米粒子介導的組裝使許多潛在的應用成為可能，從生物檢測、納米醫學到光電設備。組裝材料的性能不僅取決于納米顆粒單元的性質，還取決于納米顆粒在組裝材料中的空間位置。深入理解納米顆粒之間的相互作用是在組裝過程中控制納米顆粒排列的先決條件。有鑒于此，新加坡國立大學劉曉剛教授、西北工業大學Xiaowang Liu和南開大學Xiyan Li等人，綜述了膠態無機納米晶體自組裝的研究進展，概述了控制液相組裝的粒子間的相互作用。重點介紹了使用不同類型的構建單元來說明納米顆粒組裝成有序超結構的示例，包括等離激元納米顆粒，磁性納米顆粒，鑭系元素摻雜的納米磷酸鹽和量子點。還介紹了納米粒子集合體的物理化學性質，尤其是那些由粒子耦合效應引起的性質。最后進一步討論了未來的研究方向和挑戰。1）綜述了無機納米粒子組裝的最新進展。描述了組裝單元顯示出的結構變化，這取決于納米顆粒構建單元的性質和應用的不同策略。納米粒子的自組裝與原子級或分子級反應之間有很大的相似之處。納米尺度的力是決定組裝體內納米粒子鍵的方向、強度和長度的最重要參數。納米粒子鍵合不僅受納米粒子單體固有屬性的影響，而且還受實驗條件（包括濃度，溫度和溶劑極性）的影響。2）與原子或分子水平上反應的可控性相比，納米粒子自組裝的研究仍處于早期階段。目前最具挑戰性的任務之一是缺乏一種通用有效的方法來裝備具有定向反應性的納米粒子單體。如果能夠實現該目標，則可以基于碰撞理論通過控制納米顆粒反應物的橫截面來獲得額外的可控性。另一種方法是向能夠從單個分子集合中生成復雜分子集合的生物系統學習。在保留納米粒子反應物的情況下，了解決定自組裝行為的熱力學和動力學因素，有助于開發具有理想宏觀性能的超結構。與自上而下的光刻納米制造相比，自下而上的自組裝方法具有明顯的優勢，如低成本、可擴展的合成和無需復雜的儀器。然而，精確控制粒子間距和創建大規模、無缺陷的納米顆粒陣列仍然是巨大的挑戰。
Xiyan Li et al. Self-assembly of colloidal inorganic nanocrystals: nanoscale forces, emergent properties and applications. Chem. Soc. Rev., 2020.https://doi.org/10.1039/D0CS00436G
3. Science Advances：穩定的鈣鈦礦太陽能電池的化學防腐策略
長壽命倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的一大挑戰是常用的金屬電極與鈣鈦礦層發生反應，導致電極腐蝕和器件性能下降。受金屬防腐概念的啟發，中國科學院寧波材料技術與工程研究所Junfeng Fang等人提出一種化學防腐策略，來提高器件的穩定性。1）通過在銅電極沉積之前引入典型的苯并三唑（BTA）有機腐蝕抑制劑來制造穩定的倒置PSC。BTA分子與銅電極化學配位并形成[BTA-Cu]的不溶性聚合物膜，從而抑制了鈣鈦礦與銅電極之間的電化學腐蝕和反應。含BTA/Cu的PSC表現出出色的空氣穩定性，老化2500小時后，仍保持92.8±1.9％的初始效率。2）此外，器件經過85°C老化1000小時后，保持初效始率90％以上。同時，含BTA/Cu的PSC也表現出良好的工作穩定性，連續最大功率點跟蹤1000小時后，保留了88.6±2.6％的初始效率。
光電器件學術QQ群：474948391Xiaodong Li et al. Chemical anti-corrosion strategy for stable inverted perovskite solar cells，Science Advances, 2020.DOI: 10.1126/sciadv.abd1580http://advances.sciencemag.org/content/6/51/eabd1580
4. Nature Commun.：新型富鋰雙鈣鈦礦Li1.5La1.5MO6（M=W6+，Te6+）用于全固態鋰離子電池
固態電池技術是一種安全提高電池能量密度的有效途徑，然而固態電池仍面臨電極和固體電解質之間界面問題的嚴重挑戰。近日，英國謝菲爾德大學Edmund J. Cussen，Serena A. Corr開發了一種新的雙鈣鈦礦系列Li1.5La1.5MO6（M=W6+，Te6+），其獨特的鋰離子分布可以實現宏觀離子擴散，同時通過定制組合物，可以使其具有負極或固體電解質功能。1）研究人員采用微波固相法合成了新型富鋰雙鈣鈦礦Li1.5La1.5MO6（M=W6+，Te6+）。Li1.5La1.5WO6的Rietveld精修表明，A位被La3+占據約3/4。單斜晶型畸變使La配位數從未畸變結構中的12降低到8。A位也被向三角金字塔底部位移的Li+離子以無序的方式部分占據。這使得La3+的配位數從8降低到Li+的4，Li…O距離縮短到更典型的較小Li+陽離子的值。2）Li1.5La1.5MO6的氧化還原機理的詳細研究發現，W6+是鋰插入過程中的氧化還原活性物種，實現了在1 V以下進行可逆的鋰離子嵌入，因此能夠用作負極（初始比容量超過200 mAh g-1，體積變化極小，約為0.2%）。而Te6+在鈣鈦礦晶體結構上提供了超過5 V的高氧化還原穩定性，使其能夠用作安全的替代固態電解質，為鋰離子的微觀擴散提供了較低的活化能壘（<0.2 eV）。
電池學術QQ群：924176072Amores, M., El-Shinawi, H., McClelland, I. et al. Li1.5La1.5MO6（M=W6+，Te6+）as a new series of lithium-rich double perovskites for all-solid-state lithium-ion batteries. Nat Commun 11, 6392 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-19815-5https://doi.org/10.1038/s41467-020-19815-5
5. Chem：提高鑭金屬有機骨架中的有序孔隙用于γ-丁內酯的開環聚合
γ-丁內酯（γ-BL）作為具有良好生物相容性和可回收的聚γ-BL塑料的單體，由于其低應變能，聚合過程中焓變很小導致其開環聚合（ROP）充滿極大挑戰。γ-BL的ROP通常是在苛刻的條件下（例如高壓或氣體保護的氣氛）進行，并且大多基于均相體系。金屬有機骨架（MOFs）是一種由金屬離子和有機連接物組裝而成的多孔晶體材料，具有優異的結構可調性、金屬中心豐富、分布均勻、易回收以及孔隙率高等優點，在多相催化領域引起了廣泛的關注。近日，南京師范大學蘭亞乾教授首次報道了通過缺陷工程合成了一系列La-MOF基高多孔納米球，并成功地將這些高效的多相催化劑用于高效催化γ-BL的ROP。1）通過不同量的1-甲基咪唑（1-mIM）的調節，La-MOF的形貌可以很好地從棒狀轉變為棒狀-球狀混合形態，然后轉變為高度多孔的納米球，最后形成固體納米球（NNU-mIM-x，x=1,2,3,4,5）。缺陷工程使得La-MOF具有巨大的活性位點、超高的孔隙率和良好的形貌，有利于活性位點的可及性以及提高傳質和催化性能。2）實驗結果顯示，NNU-mIM-3的收率為24.6％，具有以3.6 kDa為中心的窄分子量分布（D= 1.01）和優異的催化劑可重復使用性性能。只需將產物在220 °C下加熱1小時，就可以將所獲得的PγBL完全定量地再循環為單體。此外，研究人員對反應體系進行了進一步研究，發現各種亞胺基添加劑可以改善反應性能，PγBL收率可以達到50%，Mw約為8 kDa。該研究首次報道了La-MOF基納米球多相催化劑可用于γ-BL高效ROP，為探索用于該領域的MOF提供了指導。
多孔材料學術QQ群：813094255Chen et al., Boosting Highly Ordered Porosity in Lanthanum Metal-Organic Frameworks for Ring-Opening Polymerization of g-Butyrolactone, Chem (2020)DOI：10.1016/j.chempr.2020.11.019https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.11.019
6. Chem綜述：均相錳催化的加氫和脫氫反應
開發新型高效儲量豐富的金屬催化劑作為貴金屬催化劑的廉價和可持續替代品，對于可持續化學發展具有重要意義。在這種背景下，Mn催化劑作為一個“后起之秀”，自2016年被報道以來，在催化加氫和脫氫反應方面取得了重大進展。有鑒于此，清華大學劉強副教授綜述了自2016年初至今，用于加氫和脫氫反應的均相Mn催化劑的研究進展。1）作者總結了各種反應，包括不飽和C-O、C-N和C-C鍵的加氫；C1-分子的脫氫；以及醇的催化級聯脫氫轉化。并著重闡明了Mn催化劑在這些反應中的機理。2）作者最后展望了Mn催化劑在催化加氫和脫氫反應方面的未來研究方向，指出了開發Mn催化的各種對映體選擇性加氫和脫氫反應是這一蓬勃發展領域的一個重要研究方向。
納米催化學術QQ群：256363607Wang et al., Homogeneous manganese-catalyzed hydrogenation and dehydrogenation reactions, Chem(2020)DOI：10.1016/j.chempr.2020.11.013https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.11.013
7. EES綜述：CO2電還原反應創新策略的最新研究進展
CO2電還原反應（CO2RR）是一種新興的電催化反應，可以將CO2轉化為燃料或增值化學品（如碳氫化合物和含氧化合物）。然而，CO2RR的實際應用仍然受到低電流密度、低CO2利用率和轉化率以及低能效的嚴重限制。為了達到其實際應用水平，有必要CO2RR裝置/體系的組件進行系統的研究和優化。近日，大連理工大學邱介山教授綜述了對CO2RR體系各部分的最新和創新的設計策略。1）研究人員詳細總結了用于CO2RR的串聯催化劑、具有良好應用前景的電解液（NaCI溶液&海水、高濃度鹽（WIS）以及固態電解質）、電極的升級（促進氣體傳質和提高電流密度）、先進裝置（膜電極組件（MEA）電解槽、多層MEA電解槽（并聯或串聯操作）和堿性聚合物電解質膜（APEM）電解槽）、陽極反應（CO2RR/H2S氧化反應、CO2RR/甘油氧化反應(GOR)以及重要有機分子氧化反應）等方面的創新和具體設計策略。2）研究人員對CO2RR各組成部分的未來發展和面臨的挑戰提出了個人見解。包括：i）碳基（單原子）作為目標產物的多功能串聯催化劑，特別是Cu基催化劑的集成，將引起人們越來越多的關注以及性能的改善；ii）海水作為一種豐富而經濟的電解質，具有許多獨特的性質，考慮到其復雜的成分，各種電催化劑的發展用于海水中生產增值燃料將成為新的研究熱點；iii）模塊化流動單元器件中的3D自支撐電極結構也將引起越來越多的關注，此外，具有CO2捕集和分離功能的膜電極也是一個值得關注的研究方向；iv）器件/電解器的設計應更多地關注工業電流密度和實際CO2轉化效率的實際指標；v）需要從節能和經濟的角度來考慮和分析陽極反應。
電催化學術QQ群：740997841X. Tan, et al, Recent Advance in Innovative Strategies for CO2 Electroreduction Reaction Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D0EE02981E
8. Angew：氫氧化反應雙功能機理中吸附羥基中間體的光譜驗證
闡明堿性條件下的氫氧化反應（HOR）機理，對于開發具有高效率的陰離子交換膜燃料電池（AEMFCs）至關重要。氫氧化反應（HOR）是驅動AEMFCs的重要陽極半反應，與陰極氧還原反應（ORR）相反。然而，關于堿性條件下的HOR機制和提高陽極緩慢HOR速率所需的催化途徑仍存在爭議。近日，廈門大學李劍鋒教授，董金超，張月皎報道了在分子水平上獲得了光譜數據，證實了HOR的雙功能機理，并且可以提高HOR在堿性條件下的活性。1）研究人員合成了Au@PtNi 核殼NPs。SEM和TEM圖像顯示了Au@PtNi（直徑約55 nm的Au核和厚度約1.5 nm的PtNi殼）NPs的典型球形形狀和核殼結構。利用旋轉圓盤電極（RDE）系統地研究了Au@Pt/C和Au@PtNi/C催化劑在堿性條件下沉積在玻碳（GC）工作電極（Au@Pt/C和Au@PtNi/C）粘結劑中的HOR性能。2）利用原位電化學表面增強拉曼光譜（SERS）和密度泛函理論(DFT)分別研究了PtNi合金和Pt表面的HOR過程。光譜數據表明，吸附的羥基中間體物種（OHad）直接參與了PtNi合金表面在堿性條件下的HOR過程。然而，在HOR過程中，Pt表面沒有觀察到OHad。DFT計算表明，Ni-Ni橋位上的OHad物種與Pt頂位上的Had物種發生反應，并通過HOR Volmer步驟生成H2O。同時，利用親氧性Ni摻雜Pt表面可促進羥基的吸附并改善HOR活性。研究人員提出了一種可靠的檢測HOR中間體的方法，并通過促進OH物種的吸附和氫結合能（EM-H）來設計和優化具有更高活性的HOR催化劑。
Yao-Hui Wang, et al, Spectroscopic Verification of Adsorbed Hydroxyl Intermediate in the Bifunctional Mechanism of Hydrogen Oxidation Reaction, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202015571https://doi.org/10.1002/anie.202015571
9. Angew：確定關鍵的陰離子-陽離子配位以調節高效鋰金屬負極界面的雙電層
闡明固體電解質界面（SEI）的形成和演化機制，對合理調控SEI具有重要意義。近日，北京理工大學黃佳琦教授報道了通過理論和實驗模型相結合，深入研究并闡明了控制鋰金屬表面競爭還原反應的基本原理。1）研究發現，電極/電解質界面的雙電層（EDL）內離子-溶劑配合物的局部富集/缺乏在控制競爭性分解中起主要作用，而不是組分的單獨熱力學穩定性。考慮到鋰金屬表面的負電荷性質，只有與陽離子直接配位的物種才能在電極表面積累，并優先還原，以形成穩定的SEI。隨著溶劑供體數（DN）的增加，陰離子逐漸從陽離子配合物中解離出來，由于靜電效應，幾乎不參與SEI的形成。2）實驗結果顯示，通過摻入多價陽離子添加劑可更有效地將有利的陰離子SEI促進劑緩慢進入EDL中，是提高鋰保護性能的一種有效策略。研究工作加深了人們對EDL機制、陽離子溶劑化和SEI形成的理解，為反應性堿金屬界面的目標調控提供了新的思路。
電池學術QQ群：924176072Rui Xu, et al, Identifying the Critical Anion?Cation Coordination to Regulate Electric Double Layer for Efficient Lithium Metal Anode Interface, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202013271https://doi.org/10.1002/anie.202013271
10. Angew：合理制造結晶智能材料用于快速檢測和高效去除臭氧
傳統的臭氧傳感和去除材料仍然存在高能耗和低效率等問題。因此，尋求具有高效率和寬的工作條件的新型臭氧響應材料具有重要意義。近日，南開大學張振杰等報道了用于智能感應和高效去除臭氧的共價有機框架（COFs）材料。1）作者通過2,5-dimethoxyterephthalaldehyde (DMTA)和1,3,5-tris-(4-aminophenyl) benzene (TAPB)反應制備了亞氨基COFs材料，TPB-DMTP-COF。2）實驗表明，該亞胺基COF材料在寬泛的工作條件下（例如，在存在或不存在水分的情況下，在室溫下）對臭氧的響應速度極快（<1 s），濃度可低至0.1 ppm。3）此外，作者發現亞胺基COF材料也可以用作出色的臭氧去除劑，可以高效地將臭氧濃度降低到建議的人類安全限值（<0.1 ppm）以下。4）作者進一步通過各種表征技術（包括FT-IR, XPS, NMR以及固體UV-Vis 光譜）和分析深入揭示了亞胺基COF材料優異性能的機制。作者發現，在沒有水分的情況下，臭氧可以親核進攻亞胺基，形成硝基，醛和羧酸根；而在存在水分的情況下，亞胺基更喜歡與水分子結合，以促進C=N質子化為C=NH+基團，從而導致可見的顏色變化。該工作不僅為臭氧傳感和去除鋪平了道路，而且為理解基于亞胺的COFs的出色性能提供了堅實的證據。
多孔材料學術QQ群：813094255
Dong Yan, et al. Rational Fabrication of Crystalline Smart Materials for Rapid Detection and Efficient Removal of Ozone. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202015629https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015629
11. Angew：自柱超微孔碳納米片用于CH4/N2的選擇性分離
越來越多的證據表明，建立密堆積的超微孔二維（2D）結構是減少其內部擴散的有效策略。然而，可靠的柱支撐范例是相當具有挑戰性的。近日，大連理工大學An-Hui Lu，Guang-Ping Hao等報道了一種一鍋法多組分順序組裝方法，用于制備新的自柱支撐2D聚合物和具有表面突起的超微孔碳。1）作者采用高度可加工的溶劑合成策略，通過多組分順序組裝獲得了該柱狀聚合物納米板（PPNPs）。分子水平的成柱過程出奇地快，只在10分鐘內。且該方法可以精確調整PPNPs邊緣的厚度和密度（粗糙度），角度以及突起的高度。2）實驗表明，這種獨特的柱2D碳材料在煤層氣凈化/分離中具有巨大潛力，在低CH4分壓下，CH4/N2選擇性高達24，并且CH4擴散動力學比與商用碳分子篩快兩個數量級。該工作報道的溶液合成方法論可推廣用于其它柱2D異質結構的創建和微調。
二維材料學術QQ群：1049353403Shuang Xu, et al. Rational Self‐Pillared Ultramicroporous Carbon Nanoplates for Selective Separation of CH4/N2. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202014231https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202014231
12. AEM：釩在氮化鈦晶格骨架中的固溶用于鋰硫電池中多硫化物的合理調控
先進的儲能技術在追求高效、生態、經濟的能源未來中具有至關重要的作用。在眾多的替代技術中，鋰硫(Li-S)電池以其多方面的優勢極大吸引了人們的關注。然而，目前鋰硫電池的實際應用仍受到硫物種固有的低電子/離子導電性，多電子參與的固液轉化導致的動力學遲滯的嚴重限制。此外，由于多硫化鋰的“穿梭效應”，導致電池庫侖效率低和循環性能差等問題。近日，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉教授，華南師范大學王新副教授報道了一種鈦釩氮化物（TVN）固溶體，用于合理改善鋰硫電池結構和化學調節。1）TVN通過靜電紡絲技術在織物結構中成型，直接作為自立式電極基體，以避開外部粘結劑和集電器的干擾。2）研究發現，V在TiN晶格骨架中的固溶可以微妙地調整Ti和V的配位結構和電子結構，調節它們對硫物種的化學親和力。因此，優化后的Ti-V相互作用實現了最高的多硫化物的總吸附率，并有助于較強的硫固定化和較快的反應動力學。3）實驗結果顯示，所開發的鋰硫電池具有出色的循環性能，經過400次循環后，容量保持率高達97.7％。此外，在6.0 mg cm-2的高硫負荷和6.5 mL g-1的電解質濃度下，可以保持超過6.11 mAh cm-2的可逆面容量。這項工作為高性能鋰硫電池及其精細結構的合理調節提供了新的戰略視角。
電池學術QQ群：924176072Chaoqun Shang, et al, Dissolving Vanadium into Titanium Nitride Lattice Framework for Rational Polysulfide Regulation in Li–S Batteries, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003020https://doi.org/10.1002/aenm.202003020
