1. Chem. Soc. Rev.：Pnictogens及其在新興的納米光子醫(yī)學中的應用
杭州師范大學謝恬教授、高麗大學Jong Seung Kim、哈佛醫(yī)學院Na Kong和陶偉教授對Pnictogens及其在新興的納米光子醫(yī)學中的應用研究進行了綜述介紹。1）Pnictogens(包括非金屬磷，金屬類砷和銻以及金屬鉍)具有不同的化學特性，這些特性也用于形成不同的分子結(jié)構(gòu)。數(shù)世紀以來，以Pnictogens為基礎的化合物被廣泛用作為“靈丹妙藥”的治療藥物。此外，隨著金屬蛋白質(zhì)組學和生物配位化學的發(fā)展，以Pnictogens為基礎的藥物在生物系統(tǒng)中可與蛋白質(zhì)或酶功能進行結(jié)合，從而為實現(xiàn)藥物的再利用提供了廣闊的發(fā)展前景。與此同時，現(xiàn)代材料科學技術的進步也有效推動了Pnictogens基材料的發(fā)展，這類材料也在各種疾病治療方面表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。2）作者在文中概述了古代以Pnictogens為基礎的藥物(如中藥中的含砷化合物)的發(fā)展歷史和作用機制以及它們在現(xiàn)代治療領域中的應用；然后，作者討論了其在光子納米藥物領域中的革命性應用以及它們在體內(nèi)的生物安全性；最后，作者也對這一領域所面臨的挑戰(zhàn)以及進一步開發(fā)其潛在的應用提出了重要的建議。
生物醫(yī)藥學術QQ群：1033214008Chuang Liu. et al. Pnictogens in medicinal chemistry: evolution from erstwhile drugs to emerging layered photonic nanomedicine. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs01175d#!divAbstract
2. JACS：原子分散的Ni/α-MoC催化劑用于甲醇/水制氫
甲醇?水重整是固定式和移動式氫氣生產(chǎn)/運輸?shù)囊环N很有前途的解決方案。開發(fā)具有足夠高活性、選擇性和穩(wěn)定性的廉價催化劑用于甲醇/水制氫仍然具有挑戰(zhàn)性。近日，北京大學馬丁教授，國科大周武教授，中科院山西煤炭化學研究所Rui Gao報道了一種新型Ni/α-MoC催化劑可在低于240 °C的水溶液中以高活性和選擇性有效催化甲醇重整反應。1）研究人員通過連續(xù)的NH3氨化和CH4/H2還原處理由MoO3制備出α-MoC。然后在Ar保護下，采用濕法浸漬法將Ni前體沉積在剛合成的α-MoC載體上。在CH4-H2混合物流中于590 °C進行滲碳活化后，獲得了Ni/α-MoC催化劑。實驗結(jié)果顯示，在優(yōu)化條件下，2% Ni/α-MoC催化劑的產(chǎn)氫速率是傳統(tǒng)貴金屬催化劑2% Pt/Al2O3的6倍左右。2）研究發(fā)現(xiàn)，Ni通過碳橋鍵以原子方式分散在α-MoC上，在碳化物表面形成形成Ni1-Cx 基序。Ni1-Cx 基序可以有效地穩(wěn)定α-MoC襯底上孤立的Ni1位點，從而實現(xiàn)最大化的活性位點密度和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，Ni1-Cx 基序與α-MoC之間的協(xié)同作用可產(chǎn)生有效的界面結(jié)構(gòu)，用于水分解，甲醇活化以及具有兼容活性的連續(xù)重整過程。
納米催化學術QQ群：256363607Lili Lin, et al, Atomically Dispersed Ni/α-MoC Catalyst for Hydrogen Production from Methanol/Water, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10776https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10776
3. JACS：多硫化物光催化芳基鹵化物/N-甲基吡咯進行官能團化
多硫化物陰離子有獨特的還原活性，在堿性金屬-硫電池中得到廣泛關注，但是這種陰離子在還原型催化合成小分子中仍沒有得到較好的發(fā)展，這是因為此類分子基態(tài)條件中的電化學電位較低。然而有研究結(jié)果顯示，一些多硫化物有可見光吸收性能。有鑒于此，南洋理工大學Shunsuke Chiba等報道了將多硫化物陰離子用于可見光催化的芳基交叉偶聯(lián)反應，具體通過光激發(fā)的S42-對芳基鹵化物進行單電子還原反應，生成的芳基自由基物種能夠用于通過S4·-/S2-、S3·-/S32-還原對進行二芳基交叉偶聯(lián)，硼基化，加氫還原過程。1）反應優(yōu)化。以4′-溴苯乙酮（1）、20倍N-甲基吡咯（2）作為反應物，加入1.5倍量K2CO3，以K2Sx/H2O作為催化劑體系，在DMSO溶液中以440 nm的LED燈進行反應，控制反應溫度＜30 ℃，在1.5 h中實現(xiàn)了92 %的產(chǎn)率。2）反應優(yōu)化。440 nm光激發(fā)將S42-激發(fā)至高還原活性的激發(fā)態(tài)，隨后對底物分子4′-溴苯乙酮（1）進行單電子還原，得到S4·-和芳基自由基陰離子，隨后S4·-和氧化基態(tài)S32-，從而S42-得以重生。芳基自由基I物種消除Br-得到芳基自由基II。隨后II自由基物種和N-甲基吡咯進行加成反應，通過C-C加成生成自由基中間體III，隨后通過單電子氧化、消除H+，生成產(chǎn)物3。
光催化學術QQ群：927909706Haoyu Li, et al, Polysulfide Anions as Visible Light Photoredox Catalysts for Aryl Cross-Couplings, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11968https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11968
4. Angew：具有定制分子和電子結(jié)構(gòu)的Ag44(EBT)26(TPP)4納米團簇
具有相同大小但分子結(jié)構(gòu)顯著不同的原子精確的準金屬納米團簇（NCs）對理解結(jié)構(gòu)對光學和光物理性質(zhì)的影響非常需要，但合成這樣的團簇仍然極具挑戰(zhàn)性。近日，首爾國立大學Taeghwan Hyeon，廈門大學鄭南峰，芬蘭于韋斯屈萊大學Hannu H?kkinen等通過具有適當空間效應的膦和硫醇配體，合成了電中性的Ag44 NCs，其分子式為Ag44(EBT)26(TPP)4（EBT：2-乙基苯硫酚; TPP：三苯基膦）。1）X-射線單晶衍射表征表明，該NC具有空心的Ag12@Ag20金屬核和Ag12(EBT)26(TPP)4金屬配體殼。2）與全硫醇穩(wěn)定的陰離子[Ag44(SR)30]4- NC（SR：硫醇配體）相比，該NC上存在混合配體和長的V形金屬配體結(jié)構(gòu)，從而使其NIR-II的光致發(fā)光量子產(chǎn)率提高了25倍以上。3）時間依賴密度泛函計算表明，與[Ag44(SR)30]4-陰離子NC相比，該的Ag44 NC是一個具有調(diào)制的電子結(jié)構(gòu)的18電子超原子，二者光學性能極大的不同。
晶體團簇學術QQ群：530722590Megalamane S. Bootharaju, et al. Ag44(EBT)26(TPP)4 Nanoclusters with Tailored Molecular and Electronic Structure. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202015907https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202015907
5. Angew：Cu(I)/SPDO催化萘胺/萘酚空氣室溫氧化偶聯(lián)合成手性螺環(huán)產(chǎn)物
2-萘胺和2-萘酚的有氧不對稱氧化交叉偶聯(lián)有較高難度，有鑒于此，上海交通大學/蘭州大學涂永強、田金淼等首次報道了一種新型Cu(I)/SPDO催化體系，構(gòu)建了對映富集的3,3’-雙修飾NOBIN，這種產(chǎn)物能夠衍生化合成得到多種手性配體和催化劑。該反應方法學具有對映選擇性高（達到96 % ee），產(chǎn)率高（達到80 %）等優(yōu)勢。1）反應優(yōu)化。以卞氧基修飾的萘胺（1a）、甲酸苯酚基修飾的萘醇（2a）作為反應物，以CuBr/SPDO作為催化劑體系，在室溫中空氣氣氛THF溶劑中進行反應。當對SPDO配體的結(jié)構(gòu)進行篩選，目標產(chǎn)物的產(chǎn)率達到86 %。2）反應機理研究顯示，該反應通過自由基-樣機子偶聯(lián)反應進行。DFT計算結(jié)果顯示，L17中的CF3和2-萘酚分子中的H-1,8通過F-H氫鍵相互作用、兩個原料分子中的π-π相互作用對偶聯(lián)反應中的對映選擇性控制起到關鍵性作用。
Xiao-Jing Zhao, et al, Enantioselective Synthesis of 3,3’‐Disubstituted 2‐Amino‐2'‐hydroxy‐1,1’‐binaphthyls by Copper‐Catalyzed Aerobic Oxidative Cross‐Coupling, Angew. Chem. Int. Ed. 2020DOI: 10.1002/anie.202015001https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015001
6. Angew綜述：多步電子轉(zhuǎn)移用于有機分子的高效有氧氧化
在各種氧化劑中，分子氧（O2）是一種環(huán)境友好、原子效率高、無有毒副產(chǎn)物產(chǎn)生的氧化劑。在過去的幾十年里，均相催化有氧氧化為各種原料在工業(yè)上轉(zhuǎn)化為增值化學品提供了基礎。然而，還原的底物選擇性氧化還原催化劑（SSRCred）被O2直接再氧化由于其較高的反應勢壘，低效率和選擇性，因此充滿挑戰(zhàn)。一種有效策略是仿生物氧化系統(tǒng)，在底物選擇性氧化還原催化劑和氧氣之間插入電子轉(zhuǎn)移介體（ETMs）。近日，瑞典斯德哥爾摩大學Jan-E. B?ckvall，湖南大學劉劼教授綜述了近年來在ETMs輔助下的重要均相有氧氧化反應。1）這些ETMs是所謂的電子傳輸鏈（ETC）的一部分，其中O2通常用作終端氧化劑。這條鏈繞過了與O2直接氧化SSRCred相關的高動力學勢壘，并通過逐步電子轉(zhuǎn)移導致了較低的總能量勢壘。這種協(xié)同催化過程極大地促進了電子從底物選擇性氧化還原催化劑(SSRCred）)的還原形式向O2的傳輸，從而提高了有氧氧化的效率。2）作者選擇了最近氧化還原催化劑作用下有機分子有氧氧化的代表性研究，這些研究分為三個部分：i）過渡金屬催化的有氧氧化，使用鈀、釕和鐵基金屬催化劑；ii）使用胍，NHC，DDQ和硝氧基等有機催化劑進行有機有氧氧化；iii）以ETMs和O2為末端氧化劑的光催化、電催化的氧化功能化的研究。此外，盡管還存在催化劑被O2直接氧化的系統(tǒng)。然而，后一種策略往往需要更高的反應溫度、輔助配體或外部添加劑來促進直接氧化。3）作者最后指出了有氧氧化轉(zhuǎn)化領域仍面臨的挑戰(zhàn)和研究方向：i）設計新型高效的ETMs；ii）利用第一排過渡金屬作為底物選擇性氧化還原催化劑（SSRC）；iii）有氧氧化中光和電化學反應。與ETMs耦合的催化體系是均相氧化化學的重要補充，極大地擴展了O2作為綠色氧化劑的用途。
均相催化與酶催化學術QQ群：871976131Jie Liu, et al, Efficient Aerobic Oxidation of Organic Molecules by Multistep Electron Transfer, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202012707https://doi.org/10.1002/anie.202012707
7. Angew：金屬有機骨架修飾的氧化亞銅納米線用于具有長壽命電荷的選擇性光催化CO2還原CH4
改善氧化亞銅（Cu2O）的穩(wěn)定性對于其在人工光合作用中的實際應用至關重要。有鑒于此，香港城巿大學Yun Hau Ng報道了采用無表面活性劑的方法將Cu2O納米線封裝在Cu3(BTC)2（BTC=1，3，5-苯三羧酸鹽）的金屬有機骨架（MOF）中。1）研究人員以Cu2O納米線/CM為前驅(qū)體，在多孔CM上制備了Cu2O@Cu3(BTC)2核殼納米線。考慮到Cu2+從Cu2O中相對較慢的溶解速率和Cu3(BTC)2成核的快速反應動力學，Cu2O納米線封裝在Cu3(BTC)2框架中。其具有出直徑約為400 nm的Cu2O核和厚度約為300 nm的MOF殼。2）研究發(fā)現(xiàn)，MOF不僅抑制了水蒸氣對Cu2O的腐蝕，而且促進了電荷分離和CO2吸收，從而使納米復合材料在溫和的反應條件下，選擇性地將CO2還原為甲烷（CH4）的活性和穩(wěn)定性提高了1.9倍。此外，時間分辨光致發(fā)光證實了光生電子從Cu2O的導帶直接轉(zhuǎn)移到非激發(fā)態(tài)Cu3(BTC)2的LUMO能級。研究工作提出了一種通過電荷分離和CO2吸附的協(xié)同作用實現(xiàn)CO2轉(zhuǎn)化的有效策略，從而提高的MOF與金屬氧化物復合后的光催化性能。
光催化學術QQ群：927909706Hao Wu, et al, Metal-Organic Frameworks Decorated Cuprous Oxide Nanowires for Long-lived Charges Applied in Selective Photocatalytic CO2 Reduction to CH4, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202015735https://doi.org/10.1002/anie.202015735
8. Nano Letters：SnO2量子點促進定點鈉沉積以穩(wěn)定鈉金屬電池
盡管鈉金屬電池被認為是下一代高能電池中最有前途的候選者之一。然而其不可控的鈉枝晶生長嚴重阻礙了鈉金屬電池的應用。近日，美國達特茅斯學院李瑋瑒教授，電子科技大學康毅進教授報道了將SnO2量子點（QDs）均勻分散并完全覆蓋在3D碳布支架上（SnO2?CC），將熔融Na快速注入到SnO2?CC支架中（Na/SnO2?CC）作為獨立的負極材料。結(jié)果顯示，與平板電極上不受控制的Na枝晶生長不同，Na在Na/SnO2?CC支架上實現(xiàn)了密集而均勻地沉積。1）由于SnO2 QDs上的Na成核勢壘較低，SnO2與Na離子之間存在親和力，從而獲得了定點定向的無枝晶鈉沉積的電極。2）實驗結(jié)果顯示，得益于無枝晶的優(yōu)勢，Na/SnO2-CC電極可以在對稱電池中以20 mA cm-2的超高電流密度穩(wěn)定運行達400個循環(huán)。此外，在Na-Na3V2(PO4)3全電池中，經(jīng)過400次循環(huán)，在5 C的倍率下的可逆容量達到52 mAh g-1。
電池學術QQ群：924176072Ying Xu, et al, SnO2 Quantum Dots Enabled Site-Directed Sodium Deposition for Stable Sodium Metal Batteries, Nano Lett., 2020DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04566https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04566
9. AEM：具有高離子電導率和機械強度的紅磷衍生保護層助力無枝晶鈉和鉀金屬負極
鈉金屬負極是實現(xiàn)鈉金屬電池高能量密度的理想選擇。然而，不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)中間相（SEI），不可控的枝晶生長以及循環(huán)過程中較低的庫侖效率嚴重阻礙了鈉金屬負極的應用。近日，中科大余彥教授，廣東工業(yè)大學芮先宏教授報道了通過一種簡單的紅磷預處理方法，在Na和K金屬負極表面引入一層具有高離子電導率和優(yōu)異機械強度的非原位人工固體電解質(zhì)界面（SEI）層。1）通過室溫下在Na（K）金屬表面反復研磨紅P粉，在Na和K金屬表面分別形成Na3P層和KxPy層。值得注意的是，Na3P具有11.0 kJ mol-1的低能壘，0.12 ms cm-1的高離子電導率和8.6 GPa的高楊氏模量。從而有效地促進Na+（K+）在電極界面的遷移，使離子通量更加均勻，無副反應。同時，Na3P（KxPy）層的高楊氏模量提供了高的機械模量和表面能以抑制臭名昭著的枝晶生長。2）實驗結(jié)果顯示，具有人工Na3P（KxPy）SEI層的電池具有較低的電池阻抗和較高的循環(huán)性能。與純鈉金屬對稱電池相比，Na3P@Na||Na3P@Na在1.0 mA cm-2、1.0 mAh cm-2下的循環(huán)壽命從120 h提高到780 h。Na3P@Na|Na3V2(PO4)3（NVP）全電池的可逆容量和倍率容量在15 C（1 C = 117 mAh g-1）下循環(huán)400次后分別達到89.3 mAh g-1和30 C下的53.2 mAh g-1。此外，在0.5 mA cm-2，0.5 mAh cm-2的條件下，改性的KxPy@K負極還可以獲得無枝晶的形貌和長達550 h的循環(huán)壽命。這種人工P衍生保護層策略也可以推廣到高功率密度和高能量密度的固態(tài)堿金屬電池。
電池學術QQ群：924176072Pengcheng Shi, et al, Red Phosphorous-Derived Protective Layers with High Ionic Conductivity and Mechanical Strength on Dendrite-Free Sodium and Potassium Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003381https://doi.org/10.1002/aenm.202003381
10. AFM綜述：2D稀土材料的研究進展
近年來，2D稀土（RE）材料因其引人入勝的發(fā)光、磁學和電學性質(zhì)而受到廣泛關注，這些性質(zhì)源于稀土元素具有尖銳多樣的發(fā)射峰、固有的2D鐵磁性和非公度電荷密度波。這些材料有望廣泛應用于下一代照明、磁性器件和光電晶體管等。近日，華中科技大學翟天佑教授，周興綜述了2D RE材料的最新研究進展。1）作者首先概述了2D RE材料的晶體結(jié)構(gòu)。然后總結(jié)了機械剝離法、分子束外延法、脈沖激光沉積法和化學氣相沉積法等典型的2D RE材料合成方法。2）作者對2D RE材料在發(fā)光、磁性、電子學等方面的性能進行了總結(jié)。最近報道的RE基2D光探測器分為三種結(jié)構(gòu)：MoS2/RE、石墨烯/RE和鈣鈦礦/RE，它們因不同RE元素的特殊吸收窗口而在窄帶和寬帶探測方面顯示出良好的應用前景。3）作者最后對2D RE材料的研究進行了展望，如探索新的2D RE化合物，提高穩(wěn)定性，拓寬應用領域等。
二維材料學術QQ群：1049353403Ping Chen, et al, Recent Advances in 2D Rare Earth Materials, Adv. Funct. Mater. 2020DOI: 10.1002/adfm.202008790https://doi.org/10.1002/adfm.202008790
11. AEM綜述：鋰金屬負極固體電解質(zhì)界面的研究進展
鋰金屬電池（LMBs）是最有前途的下一代高能量密度可充電電池之一。鋰金屬負極上的固體電解質(zhì)界面（SEI）對鋰沉積形貌和LMBs的循環(huán)壽命具有重要影響。然而，目前人們對SEI形成和演化機制的了解仍不夠深入。近日，美國太平洋西北國家實驗室許武教授綜述了SEI的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、影響因素的研究進展以及有效的SEI定制策略。1）作者首先總結(jié)了SEI的組成、模型和表征原子結(jié)構(gòu)的最新進展。其次，闡述了SEI的性質(zhì)，包括電子導電性、離子導電性、穩(wěn)定性和力學性能。2）SEI的結(jié)構(gòu)和性能受多種因素的影響，因此作者系統(tǒng)地闡述了這些因素與SEI之間的相互作用，并進一步總結(jié)了SEI與鋰沉積形貌、倍率性能和循環(huán)壽命的關系。3）作者總結(jié)了具有所需性能的SEI的有效定制策略，包括原位SEI和非原位SEI。4）作者最后提出了SEI未來的研究方向，包括操作技術、SEI的多模態(tài)表征以及人工智能輔助闡明電解質(zhì)組分和SEI性能之間的關系。
電池學術QQ群：924176072Haiping Wu, et al, Recent Progress in Understanding Solid Electrolyte Interphase on Lithium Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003092https://doi.org/10.1002/aenm.202003092
12. ACS Nano綜述：無限接近超潤滑性的3D打印結(jié)構(gòu)
3D打印技術的迅速發(fā)展為設計各種多尺度潤滑結(jié)構(gòu)提供了巨大的機遇。3D打印可用于任意復雜結(jié)構(gòu)的高度定制和對象的快速原型制作，從而為實現(xiàn)有效潤滑提供了一條途徑。目前對超潤滑性的實驗觀察僅限于原子光滑的清潔表面、極端操作條件以及納米或微米尺度。隨著對3D打印潤滑技術的深入研究，構(gòu)建從微米尺度到宏觀尺度的具有精細尺寸的多功能3D結(jié)構(gòu)被認為是實現(xiàn)超潤滑的重要手段，并引起了人們極大關注。近日，西北工業(yè)大學Chao Chen，Hui Mei綜述了利用3D打印技術在微觀和宏觀尺度上研究幾何和仿生潤滑結(jié)構(gòu)的研究進展，重點總結(jié)了結(jié)構(gòu)設計、潤滑性能和典型應用。1）目前，用于潤滑結(jié)構(gòu)的3D打印技術主要有基于粉末的選擇性激光熔化（SLM）、基于絲材的熔融沉積建模（FDM）和基于漿料的方法，包括數(shù)字光處理技術（DLP）和噴墨打印（IJP）。最常見的幾何潤滑結(jié)構(gòu)包括凹圓和凸圓、環(huán)形結(jié)構(gòu)、四邊形表面結(jié)構(gòu)和多孔支架結(jié)構(gòu)。關于打印結(jié)構(gòu)的潤滑特征，目前已經(jīng)觀察到三種主要機制:i）打印結(jié)構(gòu)在滑動期間提供相對低的實際接觸面積，導致粘合劑磨損的減少；ii）打印結(jié)構(gòu)中的孔為磨損碎片提供了緩存空間，進一步減少了滑動表面上顆粒的切割或犁削；iii）不同的打印結(jié)構(gòu)通過微溝槽和凹槽含有潤滑劑，有助于連續(xù)潤滑。根據(jù)結(jié)構(gòu)精度的不同，微米和厘米尺度的潤滑結(jié)構(gòu)在上述研究中具有至關重要的作用。3D打印結(jié)構(gòu)的合理尺寸精度可以提供有效的潤滑劑儲存空間和合適的接觸表面粗糙度，從而提供持續(xù)的潤滑，以防止嚴重的摩擦和磨損。2）仿生設計為工程應用中的先進潤滑結(jié)構(gòu)提供了一條途徑，這些結(jié)構(gòu)不再受幾何分布的限制，如三角形、正方形和其他相關形狀。3D打印技術實現(xiàn)了極大的自由度來構(gòu)建高精度的微結(jié)構(gòu)。隨著技術和材料的不斷進步，人們設計并開發(fā)了越來越多有趣的結(jié)構(gòu)。作者總結(jié)了具有不同長度尺度的各類型仿生潤滑結(jié)構(gòu)及其相應的潤滑性能。
3D打印學術QQ群：247384403Yu Zhao, et al, Infinite Approaching Superlubricity by Three-Dimensional Printed Structures, ACS Nano, 2020DOI: 10.1021/acsnano.0c08713https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08713
