學(xué)術(shù)期刊，是科學(xué)成果展示和交流的重要載體。近年來，隨著國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊團(tuán)隊(duì)的辛勤耕耘和不斷努力，國(guó)內(nèi)多個(gè)學(xué)術(shù)期刊已經(jīng)取得很不錯(cuò)的成績(jī)，大量?jī)?yōu)秀科研成果在國(guó)內(nèi)優(yōu)秀期刊上發(fā)表，國(guó)產(chǎn)期刊也在慢慢在國(guó)際學(xué)術(shù)界打開局面，有了更大的世界影響力。
昨天，科睿唯安公布了最新版的2020年度期刊引證報(bào)告（JCR2020）。許多國(guó)產(chǎn)期刊都表現(xiàn)不俗，比如Nano Research影響因子達(dá)到8.897，在四個(gè)學(xué)科分類中繼續(xù)保持在Q1區(qū)。2020年，其Web of Science高被引論文數(shù)達(dá)到124篇，同比增長(zhǎng)13.8%，在列入統(tǒng)計(jì)的近9000種學(xué)術(shù)期刊中排名前2.5%，位居中國(guó)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊首位。
另外，國(guó)產(chǎn)期刊Science Bulletin影響因子達(dá)到11.78，Science China Chemistry2020年最新IF為9.445，Science China Materials2020年最新IF為8.273。
值得一提的是，由科學(xué)出版社出版的綜合性英文學(xué)術(shù)期刊National Science Review影響因子達(dá)到17.275，力壓Nature Communications（14.919），并一舉超過JACS（15.419）和Angew（15.336）。
需要說明的是，影響因子只是評(píng)價(jià)期刊水平的眾多指標(biāo)中的一個(gè)，在獲得更廣泛的國(guó)際認(rèn)可和影響力的道路上，國(guó)產(chǎn)期刊還要繼續(xù)新的征程！
今天，我們就簡(jiǎn)單介紹一下National Science Review最近發(fā)表的10篇文章，供大家交流學(xué)習(xí)。
1. NSR: 二維介孔材料
具有高表面積、大孔體積、可調(diào)納米結(jié)構(gòu)和多種成分的介孔材料已被廣泛研究，在吸附、催化、分離、生物醫(yī)學(xué)、能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換，特別是涉及大分子的化學(xué)過程中顯示出巨大的潛力。盡管取得了很大進(jìn)展，但如何準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和合成介孔材料仍然是當(dāng)前研究的主題，以便更好地理解介孔材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，滿足日益增長(zhǎng)的多樣化應(yīng)用需求。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士、李偉教授等人，總結(jié)了二維介孔材料的合成策略的研究進(jìn)展。
本文要點(diǎn)
1）通常，介孔材料可以通過自下而上的自組裝方法擴(kuò)展到各種不同的維度，但它們中的大多數(shù)都以球形和塊狀固體為中心。自從首次報(bào)道石墨烯的分離以來，二維材料因其迷人的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性能而引起了相當(dāng)大的關(guān)注，為基礎(chǔ)科學(xué)開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。通常，2D 材料是原子級(jí)厚的薄片，理論上具有高表面積，這通常轉(zhuǎn)化為高反應(yīng)活性和量子效應(yīng)。然而，二維材料容易形成密集堆疊結(jié)構(gòu)，從而極大地阻礙了傳質(zhì)和對(duì)其實(shí)際活性表面的充分利用。二維介孔材料結(jié)合了二維和介孔結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特性，代表了材料科學(xué)的一個(gè)新研究方向。有序介孔的引入不僅可以有效地調(diào)整二維材料的電結(jié)構(gòu)，還可以打開面內(nèi)傳輸路徑并增加二維材料的可及表面位點(diǎn)。另一方面，將介孔材料推向擴(kuò)展的橫向尺寸形成獨(dú)特的二維超薄納米片，可以有效地解決塊體對(duì)應(yīng)物難以接近的表面積、不令人滿意的傳質(zhì)阻力等限制。
2）二維介孔材料，包括固有層狀或非層狀納米片，在各種應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出非常迷人的特性和顯著提高的性能。已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試通過自上向下的方法合成二維介孔材料。在這種情況下，首先構(gòu)建納米片，然后通常通過后蝕刻或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方法生成面內(nèi)介孔。這種方法通常會(huì)產(chǎn)生原子級(jí)薄的納米片，但具有無序的多孔和缺陷結(jié)構(gòu)。而且，這種方式復(fù)雜、耗時(shí)且不可控。
3）繼二維材料自下而上合成之后，制備二維介孔材料最直接可行的方法是膠束引導(dǎo)自組裝策略。第一個(gè)關(guān)鍵問題是建立一個(gè)界面，其中膠束可以二維自組裝，就像金屬催化劑上石墨烯的經(jīng)典化學(xué)氣相沉積合成一樣。兩相之間的界面，通常包括氣液、液液和固液，為二維生長(zhǎng)過程提供了無限空間。第二個(gè)關(guān)鍵問題是將膠束和框架構(gòu)建單元定向組織成沿橫向尺寸的周期性排列，而不會(huì)在垂直方向上生長(zhǎng)。第三個(gè)挑戰(zhàn)是在不干擾組裝過程的情況下，實(shí)現(xiàn)孔壁的可控聚合和結(jié)晶。值得注意的是，這種方法非常簡(jiǎn)單且可重復(fù)，最近在二維介孔材料方面引起了相當(dāng)大的關(guān)注。
參考文獻(xiàn)：
Yan Ai et al. 2D mesoporous materials. National Science Review, 2021.
DOI: 10.1093/nsr/nwab108
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab108
2. NSR：脂質(zhì)寡核苷酸結(jié)合物的生物應(yīng)用
脂質(zhì)-寡核苷酸綴合物（LONs）是功能強(qiáng)大的分子工程材料，可用于從生物傳感器到生物醫(yī)學(xué)的各種應(yīng)用。它們獨(dú)特的兩親結(jié)構(gòu)使自組裝和高保真信息傳遞成為可能。特別是，LON在測(cè)量細(xì)胞機(jī)械力和監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為方面具有巨大潛力。LON也是用于細(xì)胞內(nèi)成像的必不可少的傳感工具，并已被用于開發(fā)用于仿生工程研究的細(xì)胞表面錨定的DNA納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)摻入治療性寡核苷酸或小分子藥物時(shí)，LON有望用于靶向治療。此外，LONs基于DNA鏈位移來介導(dǎo)囊泡的可控組裝和融合，從而有助于納米反應(yīng)器的構(gòu)建和大分子的輸送。
有鑒于此，湖南大學(xué)譚蔚泓院士團(tuán)隊(duì)總結(jié)了LON的一般合成策略，提供一些表征分析，并強(qiáng)調(diào)生物分析和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的最新進(jìn)展。還將考慮相關(guān)挑戰(zhàn)，并為在納米技術(shù)和材料科學(xué)應(yīng)用中構(gòu)建更好的功能性LON提出未來的方向。
Xiaowei Li, et al., Lipid-oligonucleotide conjugates for bioapplications. National Science Review, nwaa161, 2020.
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa161
3. NSR：通過N-C鍵的形成合成含氮有機(jī)化合物
含氮有機(jī)化合物對(duì)生命至關(guān)重要。直接從氮?dú)猓∟2）而不是通過氨（NH3）實(shí)際合成有價(jià)值的含氮有機(jī)化合物是化學(xué)和化學(xué)工業(yè)的圣杯。該轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟是將活化的N2單元/配體功能化以生成N-C鍵。在金屬二氮基[N2-M]絡(luò)合物上，過渡金屬介導(dǎo)的N-C鍵形成直接轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物的開創(chuàng)性工作產(chǎn)生了多種配位方式，為理解N-C鍵的形成機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。有鑒于此，北京大學(xué)席振峰院士等人，綜述了從氮?dú)庵苯雍铣珊袡C(jī)化合物的研究進(jìn)展，并提出了未來研究的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
本文要點(diǎn)
1）討論了不同配位模式（側(cè)基配位、端基配位、側(cè)基-端基配位等）的金屬-氮?dú)鈪⑴c的氮-碳鍵形成的不同反應(yīng)模式，包括：烷基化、酰基化，插入、環(huán)加成等。
2）目前絕大多數(shù)從氮?dú)庵苯雍铣珊袡C(jī)化合物的研究均是通過金屬-氮?dú)馀浜衔锱c含碳試劑反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，光化學(xué)、電化學(xué)、表面催化等促進(jìn)或參與的研究方法在近些年也取得了重要進(jìn)展。盡管目前部分從氮?dú)夂铣珊袡C(jī)化合物的反應(yīng)已經(jīng)可以完成合成循環(huán)，但相應(yīng)的催化過程尚未實(shí)現(xiàn)。
3）金屬-氮?dú)馀浜衔锏男路磻?yīng)模式、多金屬體系和主族金屬促進(jìn)的氮?dú)饣罨c轉(zhuǎn)化的新機(jī)制、光/電驅(qū)動(dòng)的合成反應(yīng)及多相催化過程，以及不同方法的協(xié)同作用是該領(lǐng)域未來研究的重點(diǎn)。總之，該工作有助于為讀者提供對(duì)對(duì)現(xiàn)狀和未來研究展望的深入了解，特別是在溫和條件下將N2直接催化和有效轉(zhuǎn)化為含氮的有機(jī)化合物，激發(fā)更多的研究工作應(yīng)對(duì)這一長(zhǎng)期而艱巨的科學(xué)挑戰(zhàn)。
參考文獻(xiàn)：
Ze-Jie Lv et al. Direct transformation of dinitrogen: synthesis of N-containing organic compounds via N?C bond formation. National Science Review, 2020.
DOI: 10.1093/nsr/nwaa142
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa142
4. NSR：NH3選擇性催化還原NOx---銅基小孔沸石面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
沸石作為高效、穩(wěn)定的催化劑在環(huán)境催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。典型地，具有小孔結(jié)構(gòu)的Cu-SSZ-13對(duì)氨選擇性催化還原Nox（NH3-SCR）表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和較高的水熱穩(wěn)定性。有鑒于此，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓院士團(tuán)隊(duì)綜述了過去十年中，用于NH3-SCR的Cu基小孔沸石催化劑的研究進(jìn)展。
文章要點(diǎn)
1）高效的NH3-SCR催化劑包含緊密耦合的氧化還原酸位點(diǎn)以及這些功能位點(diǎn)的高分散性和足夠的暴露性。作者以具有菱沸石（CHA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Cu-SSZ-13沸石為催化模型，概述了用于NH3-SCR的Cu2+交換沸石催化劑的一般特性，催化劑的活性中心狀態(tài)、SCR反應(yīng)機(jī)理、合成方法以及抗中毒機(jī)理（SO2、HCs、堿金屬…）。
2）作者接下來從Cu-SSZ-13催化劑的擇形特性出發(fā)，總結(jié)了具有優(yōu)異活性和水熱穩(wěn)定性的銅基小孔沸石擇形催化的基本特征，總結(jié)了具有水熱穩(wěn)定的小孔沸石催化劑，以及其他可選擇的小孔沸石。
3）作者最后指出，Cu交換小孔沸石的特性與NH3-SCR催化劑所要求的特性完全匹配，實(shí)現(xiàn)了在NH3-SCR反應(yīng)中的優(yōu)異的脫硝效率。因此，Cu基小孔沸石作為高效穩(wěn)定的NH3-SCR催化劑具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，仍存在一些挑戰(zhàn)有待解決。包括：i）抗化學(xué)中毒性能（SO2、P和堿金屬等）；ii）DOC部分NO的部分氧化，導(dǎo)致NO2始終存在；iii）除CHA、LTA和AEI型沸石外，還應(yīng)開發(fā)具有合適的元素組成和孔結(jié)構(gòu)的小孔沸石用于NH3-SCR反應(yīng)；iv）小孔沸石的綠色可持續(xù)合成方法。
參考文獻(xiàn)
Yulong Shan, et al, Selective catalytic reduction of NOx with NH3: opportunities and challenges of Cu-based small-pore zeolites, National Science Review, , nwab010
DOI: 10.1093/nsr/nwab010
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab010
5. NSR：用于CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化的離子液體基電解質(zhì)
CO2是一種儲(chǔ)量豐富、可再生的C1原料。CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化可以將CO2固定和可再生電能儲(chǔ)存結(jié)合在一起，為結(jié)束人為碳循環(huán)提供了一條途徑。離子液體（Ils）作為一種新型的綠色、化學(xué)可定制的溶劑，被認(rèn)為是CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化中極有前途的常規(guī)電解質(zhì)的替代品。有鑒于此，中科院化學(xué)所韓布興院士，孫曉甫研究員等人綜述了近幾年來在基于ILs的電解質(zhì)中，CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化為高附加值碳燃料和化學(xué)品的主要研究進(jìn)展。
文章要點(diǎn)
1）作者總結(jié)了CO2直接電還原（CO2ER）和涉及CO2的電有機(jī)轉(zhuǎn)化（CO2EOT），重點(diǎn)考察了電催化劑、IL組分、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和操作條件對(duì)催化活性、選擇性和重復(fù)利用的影響。
2）作者闡明了ILs提高CO2轉(zhuǎn)化性能的機(jī)制，為合理設(shè)計(jì)基于ILs的新型CO2轉(zhuǎn)化電化學(xué)工藝提供了指導(dǎo)。最后，提出了該研究領(lǐng)域目前仍存在的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和未來研究的方向。
參考文獻(xiàn)
Xingxing Tan, Xiaofu Sun, Buxing Han, Ionic Liquid-Based electrolytes for CO2 electroreduction and CO2 electroorganic transformation, National Science Review, 2021;, nwab022,
DOI：10.1093/nsr/nwab022
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab022
6. NSR：鈀納米片可通過限制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化阻斷乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移
在包括乳腺癌在內(nèi)的多種腫瘤類型中，轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致癌癥死亡的主要原因。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是轉(zhuǎn)移發(fā)生和發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，但目前尚無可以有效靶向阻斷EMT的策略以對(duì)抗轉(zhuǎn)移。工程化納米材料(ENMs)已被廣泛報(bào)道具有抗腫瘤效果，但也尚未有ENMs能夠針對(duì)于EMT。鈀(Pd)納米材料是一種新型納米材料，由于其具有良好的光熱性能，在納米醫(yī)學(xué)中受到了廣泛發(fā)關(guān)注。有鑒于此，中科院環(huán)境生態(tài)研究中心劉思金研究員和廈門大學(xué)鄭南峰教授發(fā)現(xiàn)Pd納米片(PdPL)會(huì)優(yōu)先分布于原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤中，其在有近紅外(NIR)光照射和無NIR光照射下都能顯著地抑制肺轉(zhuǎn)移。
本文要點(diǎn)
1）機(jī)理研究表明，經(jīng)PdPL治療后，乳腺癌細(xì)胞的EMT會(huì)明顯受損，其中的原因是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)信號(hào)通路被抑制。令人驚訝的是，該研究發(fā)現(xiàn)PdPL可以直接與TGF-β蛋白發(fā)生相互作用，降低TGF-β在激活其下游信號(hào)時(shí)的功能，實(shí)驗(yàn)也通過研究Smad2磷酸化水平的降低來證明了這一點(diǎn)。
2）與此同時(shí)，不依賴TGF-β的通路也會(huì)參與破壞EMT和其他轉(zhuǎn)移所必需的重要生物學(xué)過程。此外，近紅外光對(duì)PdPL誘導(dǎo)的原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移抑制也有協(xié)同作用。綜上所述，這一研究的結(jié)果表明，PdPL可通過抑制EMT信號(hào)顯著地抑制癌癥轉(zhuǎn)移,從而為對(duì)抗乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移提供了一個(gè)高效的新策略。
Shunhao Wang. et al. Palladium nanoplates scotch breast cancer lung metastasis by constraining epithelial-mesenchymal transition. National Science Reviews. 2020
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa226/5900996?searchresult=1
7. NSR：用于太陽(yáng)能水分解的n-Si光電陰極中光吸收和反應(yīng)位點(diǎn)的空間解耦
金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（MIS）光電陰極可以替代p-n結(jié)光電陰極用于光電化學(xué)水分解。然而，MIS結(jié)中催化劑和金屬層的寄生光吸收，以及缺少與p-Si形成大帶偏移的低功函數(shù)金屬，嚴(yán)重限制了它們的性能。有鑒于此，天津大學(xué)鞏金龍教授報(bào)道了設(shè)計(jì)并制作了一種光照反應(yīng)解耦的MIS光電陰極，采用n-Si來防止寄生光吸收，同時(shí)構(gòu)建了較大的帶偏移。
文章要點(diǎn)
1）n-Si（電子）的大部分載流子用于析氫反應(yīng)，使光吸收區(qū)域和反應(yīng)位點(diǎn)在空間上解耦，從而消除催化劑的光屏蔽。此外，n-Si的采用使多種金屬材料能夠形成MIS結(jié)，其中ITO被用來解決光吸收和金屬層完全覆蓋之間的權(quán)衡。
2）得益于ITO的高透光性和抗反射性，n-Si獲得了35.2 mA cm-2的高光電流密度，而高功函數(shù)的ITO與n-Si之間的大帶偏移則實(shí)現(xiàn)了高達(dá)570 mV的光電壓。所得n-Si MIS光電陰極的ABPE值為10.26%，超過了傳統(tǒng)的p-Si MIS光電陰極。
3）研究人員構(gòu)建了n-Si MIS-BiVO4 PEC串聯(lián)電池，在沒有外加偏壓的情況下，獲得了1.71%的太陽(yáng)能-氫轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，開發(fā)的n-Si/Al2O3/ITO MIS結(jié)作為OER的光陽(yáng)極具有很好的通用性，其ABPE值為1.6%。
這項(xiàng)工作為消除p-Si MIS光電陰極的光吸收和催化活性之間的矛盾提供了一種簡(jiǎn)便的策略，有望進(jìn)一步提高其他使用透光率較差的催化劑的光還原體系的PEC性能。
參考文獻(xiàn)
Shujie Wang, et al, Spatial decoupling of light absorption and reaction sites in n-Si photocathodes for solar water splitting, National Science Review, nwaa293, 2020
DOI: 10.1093/nsr/nwaa293
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa293
8. NSR：材料的等級(jí)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)效率最大化
層次結(jié)構(gòu)起源于古希臘語(yǔ)單詞“εραρχα”，是一種在不同系統(tǒng)中把一組單項(xiàng)排列成“高于”、“低于”或“同水平”的性質(zhì)。這些項(xiàng)目可以是諸如原子，分子，粒子，物體等的物理物質(zhì)，也可以是諸如名稱，值，類別等的抽象無形實(shí)體。雖然我們沒有認(rèn)真地認(rèn)識(shí)到它的存在，但它是一個(gè)重要的概念，在生命科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理、地形學(xué)、組織理論、系統(tǒng)理論、建筑、城市建設(shè)、工業(yè)過程和社會(huì)科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都是如此。有鑒于此，武漢理工大學(xué)蘇寶連教授和陳麗華研究員等人，提出了一種基于廣義默里定律建立等級(jí)孔屬性與等級(jí)孔材料性能之間定量關(guān)系的設(shè)想。
本文要點(diǎn)
1）從自然界到社會(huì)，層級(jí)無處不在，從生命系統(tǒng)(從簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物到更復(fù)雜的器官，如肺、血液循環(huán)、腎臟、樹木和硅藻)，到生態(tài)系統(tǒng)(河流支流)，到社會(huì)和家庭組織。應(yīng)用于世界的每一種組織體系都是層次化的。生命系統(tǒng)及其等級(jí)組織不僅經(jīng)過數(shù)億年的選擇來發(fā)展和優(yōu)化，而且具有持久的適應(yīng)能力，并且能夠適應(yīng)其外部環(huán)境，進(jìn)行自我修復(fù)，為生物提供保護(hù)和移動(dòng)性，有助于感知環(huán)境并執(zhí)行許多其他高度復(fù)雜的功能。由于生物的層次性，為了生存和繁殖，生物以極高的效率實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、交換、吸收、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化。河流以樹狀結(jié)構(gòu)的支流排列而發(fā)展。非常有趣的是，支流的這種排列遵循一階，二階和更高階的層次結(jié)構(gòu)，其中一階支流通常尺寸最小，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的水流。
2）默里定律是用以定量描述人體血液循環(huán)等自然界中的等級(jí)結(jié)構(gòu)。但是這個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律沒有考慮物質(zhì)傳輸中質(zhì)量的變化。所以這個(gè)定律沒能在材料設(shè)計(jì)、工業(yè)反應(yīng)過程中得到很好的應(yīng)用。基于廣義默里定律，已經(jīng)開發(fā)出了具備高物質(zhì)傳輸和擴(kuò)散性能的等級(jí)孔大孔-介孔-微孔ZnO材料，該材料在液相-固相、氣相-固相和電催化體系中均展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在短時(shí)間內(nèi)，廣義默里定律已被廣泛用于等級(jí)孔材料的設(shè)計(jì)合成和應(yīng)用，例如具備快速水傳輸?shù)谋∧げ牧稀⒕邆涑瑥?qiáng)電子傳輸?shù)腗OF氣體感應(yīng)材料、具備高效物質(zhì)傳輸?shù)腃o-N-C電催化材料和具備優(yōu)異催化性能的分子篩材料等。
3）在廣義默里定律的指導(dǎo)下，結(jié)合自然界中眾多最優(yōu)化的等級(jí)孔生物結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的人工智能技術(shù)，能夠?qū)⒔?jīng)驗(yàn)性的原理和規(guī)則轉(zhuǎn)換成定量的公式，根據(jù)孔道結(jié)構(gòu)的屬性，例如孔徑、孔的結(jié)構(gòu)和形狀、孔的表面性質(zhì)和不同層級(jí)孔之間的相互作用等，來定量地設(shè)計(jì)、合成、應(yīng)用所需的等級(jí)孔材料。這種“應(yīng)用需求-理論設(shè)計(jì)-定向合成”的思路將有望實(shí)現(xiàn)對(duì)等級(jí)孔材料的可控合成和性能最優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)：
Li-Hua Chen et al. Hierarchy in materials for maximized efficiency. National Science Review, 2020.
DOI: 10.1093/nsr/nwaa251
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa251
9. NSR：原子分散的Ir /α-MoC催化劑用于水促進(jìn)的加氫反應(yīng)
盡管具有高金屬負(fù)載量和熱穩(wěn)定性的原子分散催化劑的合成具有挑戰(zhàn)性，但其在多相催化的工業(yè)應(yīng)用中具有極為重要的價(jià)值。有鑒于此，北京大學(xué)馬丁教授，國(guó)科大周武教授，中科大劉進(jìn)勛研究員等人報(bào)道了構(gòu)建了具有高負(fù)載密度（4%）原子分散Ir物種的Ir/α-MoC催化劑，用于喹啉加氫合成py-THQ。
文章要點(diǎn)
1）X射線光電子能譜（XAFS）和掃描電鏡（STEM）表征表明，4% Ir/α-MoC催化劑實(shí)現(xiàn)了Ir原子的完全分散，而7% Ir/α-MoC催化劑在α-MoC上具有最高的孤立Ir原子密度，同時(shí)存在較小的Ir團(tuán)簇共存。
2）反應(yīng)數(shù)據(jù)表明，高密度的孤立Ir原子是獲得顯著金屬歸一化活性和比質(zhì)量活性的關(guān)鍵因素，而α-MoC載體在惡劣的反應(yīng)條件下（120 ℃，40 hrs）有助于阻止喹啉中苯環(huán)的非選擇性加氫。
3）第一性原理微觀動(dòng)力學(xué)模擬表明，水介導(dǎo)的加氫機(jī)理在Ir /α-MoC催化劑上占主導(dǎo)地位，而不是Ir催化劑上的直接加氫途徑。Ir/α-MoC的喹啉氫化活性與Ir相當(dāng)，是由于在水介導(dǎo)的氫化途徑中Ir/α-MoC具有較低的氫化勢(shì)壘。對(duì)于Ir /α-MoC催化劑，喹啉對(duì)py-THQ的高選擇性源于py-THQ的弱吸附以及缺乏足夠的空活性位用于py-THQ的再吸附和氫化。
這項(xiàng)工作不僅提供了構(gòu)建具有高金屬負(fù)載量和熱穩(wěn)定性的原子分散Ir/α-MoC催化劑的策略，而且為利用碳化物負(fù)載的金屬催化劑選擇性地切斷一些不需要的反應(yīng)路徑來提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性提供了一種新的途徑。
參考文獻(xiàn)
Siwei Li, et al, Atomically dispersed Ir/α-MoC catalyst with high metal loading and thermal stability for water-promoted hydrogenation reaction, NSR, 2021
DOI：10.1093/nsr/nwab026
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab026
10. NSR：仿生鑭系過渡金屬團(tuán)簇與摻磷氮化碳的集成用于高效光催化整體水分解
在自然界中，綠色植物可利用立方烷型{CaMn4O5}簇合物催化光系統(tǒng)II(PSII)放氧中心(OEC)的水氧化反應(yīng)。這是將太陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP和NADPH中的化學(xué)能的關(guān)鍵半反應(yīng)。目前，人們已經(jīng)提出了各種方法來建立集成系統(tǒng)來改進(jìn)光生電子-空穴對(duì)的分離和傳輸。例如，催化中心和光敏中心之間的緊密連接可以有效地降低電荷復(fù)合速率。而在二維(2D)層狀半導(dǎo)體材料表面組裝仿生OEC可以增強(qiáng)整體光催化分解水的能力，其正是利用了OEC與2D材料之間的連接來改善電荷分離和微調(diào)表面電子結(jié)構(gòu)。有鑒于此，廈門大學(xué)孔祥建教授報(bào)道了一種仿生的異金屬團(tuán)簇LnCo3（Ln=Nd，Eu和Ce），它可以看作是CaMn4O5團(tuán)簇的合成類似物。通過在摻磷石墨化碳氮化物（PCN）表面錨定LnCo3（NdCo3/PCN-c），可以實(shí)現(xiàn)高效的整體水分解效果，且不需要任何犧牲性試劑。
文章要點(diǎn)
1）研究人員利用Ln(NO3)3、Co(Ac)2和雙三丙烷（btp）在甲醇溶液中反應(yīng)合成了LnCo3。由于LnCo3是等結(jié)構(gòu)的，作者這里只詳細(xì)描述了具有代表性的NdCo3的結(jié)構(gòu)。
2）單晶結(jié)構(gòu)分析表明，NdCo3屬單斜晶系P2(1)/n空間群，含有1個(gè)[NdCoIICoIII2(btp-3H)2(Ac)2(NO3)2]+陽(yáng)離子、1個(gè)硝酸根離子和2個(gè)客水分子。一個(gè)Co2+和一個(gè)Nd3+離子通過配位到來自兩個(gè)BTP-3H配體的六個(gè)橋聯(lián)O和兩個(gè)橋聯(lián)CoO-連接兩個(gè)[CoIII(btp-3H)]單元，生成了異金屬四核結(jié)構(gòu)[NdCoIICoIII2(btp-3H)2]5+。在螯合雙齒(μ2)模式下，有兩個(gè)NO3-離子與一個(gè)Nd3+配位。相鄰的Nd3+、Co2+、Co3+和來自一個(gè)BTP-3H配體的三個(gè)橋聯(lián)O形成了缺陷立方烷[NdCoIICoIIIO3]基序。兩個(gè)[NdCoIICoIIIO3]通過共享面連接，產(chǎn)生[NdCoIICoIII2]核。
3）結(jié)果顯示，NdCo3/PCN-c光催化劑在350 nm處表現(xiàn)出優(yōu)異的水分解活性和2.0%的量子效率。
4）超快瞬態(tài)吸收光譜（TA）揭示了光激發(fā)電子和空穴分別轉(zhuǎn)移到PCN和LnCo3中進(jìn)行析氫和析氧反應(yīng)。密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，在水氧化過程中，鑭系元素可實(shí)現(xiàn)協(xié)同水活化以及過渡金屬上O-O鍵的形成。
本工作不僅制備了生物放氧中心的合成模型，而且為實(shí)現(xiàn)高效光催化整體水分解提供了一種有效的策略。
Rong Chen, et al, Integration of Bio-inspired lanthanide-transition metal cluster and P-doped carbon nitride for efficient photocatalytic overall water splitting, National Science Review, nwaa234.
DOI：10.1093/nsr/nwaa234
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa234
