2006年，東京大學(xué)K.Domen課題組和長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)Y.Inoue課題組發(fā)現(xiàn)的 GaN：ZnO固溶體和具有核殼結(jié)構(gòu)的RhCrOx助催化劑的相關(guān)研究成果刊登于各大權(quán)威雜志，該材料打破了光催化劑全分解水材料不能響應(yīng)400nm入射光的偏見， 在Nature中以一篇brief的形式，宣告了光催化全分解水材料可以響應(yīng)可見光。2020年，K.Domen課題組又將SrTiO3這種材料的量子效率提高到接近100%（350，360nm波長響應(yīng)），再次告訴業(yè)界，接近100%的量子效率（全分解水效率）是可能的。
今日，K.Domen課題組再獲得新突破：在100m2尺度上實(shí)現(xiàn)高效光解水制氫。他們對之前發(fā)明的摻鋁鈦酸鍶顆粒光催化劑的1平方米面板反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使用面積達(dá)100平方米的商業(yè)聚酰亞胺膜面板反應(yīng)器陣列，在安全運(yùn)行的幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，可從潮濕的氣體產(chǎn)品混合物中自動(dòng)回收氫氣。
1. Nat. Rev. Mater：用于mRNA遞送的脂質(zhì)納米顆粒
俄亥俄州立大學(xué)董一洲、莫德納公司Tal Zaks和麻省理工學(xué)院Robert Langer對用于mRNA遞送的脂質(zhì)納米顆粒進(jìn)行了綜述介紹。
本文要點(diǎn)：
1）信使RNA(mRNA)是一種新型的治療藥物，可用于預(yù)防和治療各種疾病。為了讓mRNA在體內(nèi)發(fā)揮作用，研究者需要開發(fā)安全、有效和穩(wěn)定的遞送系統(tǒng)以保護(hù)核酸不被降解，并可被細(xì)胞攝取和釋放mRNA。目前，脂質(zhì)納米顆粒已成功進(jìn)入臨床研究，并能夠用于mRNA遞送。其中，基于脂質(zhì)納米顆粒的mRNA疫苗目前已用于治療COVID-19，這也是mRNA療法的一個(gè)新的里程碑。
2）作者在文中綜述了利用脂質(zhì)納米粒子遞送mRNA的相關(guān)設(shè)計(jì)，并對脂質(zhì)納米粒子-mRNA系統(tǒng)所面臨的生理障礙和給藥方式進(jìn)行了介紹；隨后，作者對脂質(zhì)納米顆粒-mRNA系統(tǒng)的臨床轉(zhuǎn)化要點(diǎn)進(jìn)行了討論，包括制備規(guī)范、穩(wěn)定性、存儲(chǔ)和安全性等，并重點(diǎn)介紹了脂質(zhì)納米顆粒-mRNA系統(tǒng)在治療感染性疾病、癌癥和遺傳疾病等方面的臨床前和臨床研究；最后，作者也對這一大有前途的技術(shù)的未來發(fā)展和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。
Xucheng Hou. et al. Lipid nanoparticles for mRNA delivery. Nature Reviews Materials. 2021
https://www.nature.com/articles/s41578-021-00358-0
2. Nature Commun.：空氣氣氛下快速一鍋法合成的二維碳化鈦的儲(chǔ)鋰性能
二維過渡金屬碳化物或氮化物（Mxenes）由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)引起了材料科學(xué)研究界的廣泛關(guān)注。然而，簡便、經(jīng)濟(jì)的MXenes合成方法尚未見報(bào)道。
近日，四川大學(xué)林紫鋒研究員，Patrice Simon報(bào)道了提出了一種在空氣氣氛中由元素前體一鍋法合成MXenes的簡便方法。
本文要點(diǎn)：
1）由于不需要惰性氣體保護(hù)，大大簡化了合成操作，與傳統(tǒng)的分別制備MAX相前驅(qū)體和MXenes的MXene合成方法相比，一鍋法縮短了整個(gè)合成時(shí)間。采用700 °C快速刻蝕步驟，僅需10 min，整個(gè)合成時(shí)間小于8 h，即可制備出Cl端基的Ti3C2Tx和T2CTx Mxenes。
2）儲(chǔ)鋰研究結(jié)果表明，一鍋法合成的MXenes與之前報(bào)道的通過Lewis熔融酸蝕刻法獲得的MXenes具有相似的電化學(xué)特征。得到的Ti2CTx MXene在0.1 A g?1和2 A g?1比電流下的容量分別為280 mAh g?1和160 mAh g?1。
這種一鍋合成法有望為以較低的生產(chǎn)成本方便、快速地合成MXene材料鋪平了道路，并揭示了MXene材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。
Ma, G., Shao, H., Xu, J. et al. Li-ion storage properties of two-dimensional titanium-carbide synthesized via fast one-pot method in air atmosphere. Nat Commun 12, 5085 (2021)
DOI：10.1038/s41467-021-25306-y
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25306-y
3. JACS：多金屬氧酸鹽夾層的Zn金屬酞菁分子層三明治結(jié)構(gòu)作為光偶聯(lián)電催化CO2還原催化劑
開發(fā)高效、堅(jiān)固的多相金屬酞菁CO2還原（CO2RR）電催化劑仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
近日，清華大學(xué)王訓(xùn)教授報(bào)道了開發(fā)了一種簡單的自下而上的方法來制備鋅金屬酞菁（MPc）分子層/多金屬氧酸鹽（POM）夾層層狀材料（Zn?CoTAPc/PMo12 ，MLSs），從而顯著提高了電催化和光耦合電催化CO2RR性能。該合成方法可推廣到其他MTAPc、MTCPc和MPor體系。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員利用多種表征手段證實(shí)了該納米片由兩個(gè)Zn?CoTAPc網(wǎng)狀層和層間陰離子組成，厚度約為1.2 nm。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了材料高度暴露的Co活性中心，以及對堆積和失活的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
2）較寬的光吸收范圍和合適的能帶結(jié)構(gòu)對光耦合催化非常有利。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MLSs對CO2RR表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，在-0.7 V（vs RHE）下的最高FECO值為96.1%，相應(yīng)的TOF為987 h?1。經(jīng)外光照射后，其性能得到改善，在?0.75 V（vs RHE）下，F(xiàn)ECO值為96.2%，TOFCO為1314 h?1，同時(shí)，寬電位范圍?0.6V至?0.9V的寬電位范圍內(nèi)的FECO超過了93%。穩(wěn)定性測試表明，MLSs具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，而FECO在流動(dòng)池中可以達(dá)到98.1%。
3）PL分析表明，POM的引入和分子層結(jié)構(gòu)有助于MLSs的高效電荷分離。EPR表征和密度泛函計(jì)算揭示了光照射下CoTAPc環(huán)中的本征LMCT，促進(jìn)了電子從金屬中心向CO2分子的傳輸，自由能計(jì)算進(jìn)一步證明了在激發(fā)態(tài)下抑制了HER副反應(yīng)。雙重貢獻(xiàn)共同促進(jìn)了光場下的jCO和TOFCO增加以及FECO的增加。
本工作系統(tǒng)地研究了光耦合CO2RR催化劑的合成、性能和機(jī)理，從而為新型CO2RR電催化劑的設(shè)計(jì)和合成提供了指導(dǎo)，也為揭示外場耦合電催化的機(jī)理提供了新的思路。
Haozhou Yang, et al, Polyoxometalate Interlayered Zinc?Metallophthalocyanine Molecular Layer Sandwich as Photocoupled Electrocatalytic CO2 Reduction Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c05580
https://doi.org/10.1021/jacs.1c05580
4. JACS：Zn酞菁-MOF光動(dòng)力學(xué)診療
光動(dòng)力學(xué)治療的性能取決于光敏劑分子的溶解性、藥代動(dòng)力學(xué)、光物理化學(xué)性質(zhì)等因素的影響。但是，通常具有產(chǎn)生高濃度的反應(yīng)性氧物種的能力與高度共軛化的光敏劑分子一般表現(xiàn)較弱的溶解性，容易在溶液相發(fā)生團(tuán)聚等現(xiàn)象，導(dǎo)致無法表現(xiàn)較好的光動(dòng)力學(xué)診療性能。
有鑒于此，芝加哥大學(xué)林文斌等報(bào)道了一種新型策略，能夠?qū)⒏叨裙曹椀娜芙庑暂^低的Zn-酞菁(ZnP)光敏劑組裝在Hf12-QC型MOF結(jié)構(gòu)中，從而生成ZnP@Hf-QC，表現(xiàn)為限域在MOF孔道結(jié)構(gòu)中的ZnP，表現(xiàn)了較好的光診療效果。
本文要點(diǎn)：
1）這種ZnP@Hf-QC結(jié)構(gòu)得以避免ZnP聚集導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)淬滅，從而顯著改善光照條件中產(chǎn)生ROS的效果。這種材料表現(xiàn)了更高的細(xì)胞攝取、更高的產(chǎn)生ROS效果、更高的生物兼容性。
2）ZnP@Hf-QC作為光動(dòng)力學(xué)治療材料，實(shí)現(xiàn)了0.14 μM的IC50，對腫瘤生長的抵抗能力達(dá)到>99 %，在兩種小鼠結(jié)腸癌模型實(shí)現(xiàn)了80 %的治愈效果。
Taokun Luo, et al, Nanoscale Metal–Organic Framework Confines Zinc-Phthalocyanine Photosensitizers for Enhanced Photodynamic Therapy, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c07379
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07379
5. JACS：單組分有機(jī)鐵電晶體中偏振切換的光學(xué)控制
偏振切換的光學(xué)控制引起了極大的研究興趣，因?yàn)楣庹丈涫且环N超越電場或應(yīng)變場的非破壞性、非接觸和遠(yuǎn)程控制手段。目前的研究主要是利用各種光激發(fā)電子效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光控偏振，如光驅(qū)動(dòng)的撓曲電效應(yīng)和光伏效應(yīng)。然而，自 1867 年發(fā)現(xiàn)光致變色以來，由光異構(gòu)化引起的結(jié)構(gòu)相變從未與鐵電相關(guān)。近日，南昌大學(xué)熊仁根，Yuan-Yuan Tang等成功地合成了一種具有極性空間群 Pna21的有機(jī)光致變色鐵電體，3,4,5-trifluoro-N-(3,5-di-tert-butylsalicylidene)aniline，其顏色可以通過激光照射在黃色和橙色之間變化。
本文要點(diǎn)：
1）固態(tài)紫外-可見 (UV-vis) 吸收光譜和紅外 (IR) 光譜研究表明該鐵電體經(jīng)歷了光誘導(dǎo)的相變，伴隨著烯醇形式和反式酮形式之間的可逆結(jié)構(gòu)光異構(gòu)化，這在無機(jī)鐵電體中是不可能實(shí)現(xiàn)的。
2）在遙控光照射下，介電常數(shù)和自發(fā)極化可以通過結(jié)構(gòu)光異構(gòu)化可逆地切換。這是第一個(gè)通過光異構(gòu)化引發(fā)的結(jié)構(gòu)相變實(shí)現(xiàn)極化切換的光可切換鐵電晶體。
該工作為未來智能材料的光控和生物力學(xué)應(yīng)用鋪平了道路。
Yuan-Yuan Tang, et al. Optical Control of Polarization Switching in a Single-Component Organic Ferroelectric Crystal, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06108
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06108
6. JACS：配體結(jié)構(gòu)對硫化鉛量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)表面化學(xué)的影響
膠體量子點(diǎn)（QDs）的配體-納米晶界介導(dǎo)了支撐其表面光化學(xué)和光催化轉(zhuǎn)化的初級能量和電子轉(zhuǎn)移過程。近日，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)John B. Asbury報(bào)道了利用中紅外瞬態(tài)吸收光譜揭示了配體結(jié)構(gòu)和與納米晶表面的鍵合對PbS QDs中這一晶界激發(fā)態(tài)表面化學(xué)變化的影響，以及相應(yīng)的對納米晶之間電荷轉(zhuǎn)移過程的影響。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，油酸配體在納米晶體的激子激發(fā)態(tài)下與表面的鍵合發(fā)生了顯著的變化，這表明油酸鈍化的PbS表面在光激發(fā)后發(fā)生了顯著的結(jié)構(gòu)變化。這些變化可能會(huì)影響配體的表面遷移率，以及氧化還原穿梭在光催化反應(yīng)中接近納米晶體表面進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移的能力。相反，碘化物/巰基丙酸鈍化的PbS QDs薄膜具有明顯不同的瞬態(tài)振動(dòng)特征，這是由于相鄰納米晶之間的電荷轉(zhuǎn)移和MPA配體附近納米晶表面的空穴局域化所致。
這種區(qū)分激子激發(fā)態(tài)和電荷轉(zhuǎn)移過程對配體-納米晶體界面表面化學(xué)的影響的能力，為探索如何理解和控制這一界面奠定了基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)在太陽能收集和光催化反應(yīng)中特定應(yīng)用的納米晶體材料奠定了基礎(chǔ)。
Eric R. Kennehan, et al, Influence of Ligand Structure on Excited State Surface Chemistry of Lead Sulfide Quantum Dots, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06248
https://doi.org/10.1021/jacs.1c06248
7. JACS：在手性鈣鈦礦體相晶體中實(shí)現(xiàn)可見-近紅外雙模圓偏振光檢測
圓偏振光(CPL)敏感的直接檢測由于在各種光學(xué)技術(shù)具有重要應(yīng)用而受到越來越多的關(guān)注。然而，目前CPL敏感的直接檢測主要集中在單模，而對提高設(shè)備靈敏度和夜視性能很重要的可見-近紅外（vis-NIR）雙模檢測仍有待探索。近日，中科院福建物構(gòu)所Junhua Luo，Xueyuan Chen，Xiaoying Shang等報(bào)道了在二維手性鈣鈦礦 (R-BPEA)2PbI4 (R-BPEA = (R)-1-(4-bromophenyl)ethylammonium）體相單晶中實(shí)現(xiàn)了vis-NIR 雙模 CPL 敏感的直接檢測。
本文要點(diǎn)：
1）得益于層狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)光-物質(zhì)相互作用，(R-BPEA)2PbI4 顯示出高達(dá) 55 cm/MW 的雙光子吸收 (TPA) 系數(shù)，與二維雜化鈣鈦礦材料的最高值相近。
2）(R-BPEA)2PbI4 在可見光 (520 nm) 和 NIR 光 (800 nm) 下均表現(xiàn)出高可見光-近紅外雙模 CPL 敏感直接檢測性能，電流的開/關(guān)比高于 103 ，并且光電流的各向異性因子高于 0.1。
該工作為具有大 TPA 系數(shù)的新型手性半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)提供了思路，并有望促進(jìn)其在 vis-NIR 雙模 CPL 敏感直接檢測中的應(yīng)用。
Yu Peng, et al. Realization of vis–NIR Dual-Modal Circularly Polarized Light Detection in Chiral Perovskite Bulk Crystals, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c07183
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07183
8. JACS：首次合成和分離穩(wěn)定存在的硼亞胺金屬鹽
通過不飽和有機(jī)官能團(tuán)替換為等電子結(jié)構(gòu)的其他官能團(tuán)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)展碳基有機(jī)分子、探索此類分子的物理化學(xué)性質(zhì)。合成BN/CC異構(gòu)的分子，為分子發(fā)展各種獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)提供更多機(jī)會(huì)。有鑒于此，南方科技大學(xué)劉柳、山東大學(xué)孔令兵等報(bào)道了硼亞胺鋰化物分子的合成、表征、反應(yīng)性研究，該分子在室溫中能夠穩(wěn)定存在，表現(xiàn)極性B≡N三重化學(xué)鍵和陰離子N原子，該分子是炔基鋰化物分子的首個(gè)BN異構(gòu)分子。
本文要點(diǎn)：
1）作者通過一種大體積溴(三聯(lián)苯)修飾的硼胺DmpBBrNH2（1）作為前驅(qū)分子，經(jīng)過脫氫鹵化/脫質(zhì)子合成炔基鋰化物分子。DmpBBrNH2（1）分子的合成通過DmpBBr2與LiNH2在甲苯溶劑中于100 ℃條件進(jìn)行反應(yīng)，合成了DmpBBrNH2（1），隨后將DmpBBrNH2和LiHMDS在苯溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，生成室溫條件中穩(wěn)定存在的硼亞胺鋰化物（2）。
2）該（2）分子能夠很好的進(jìn)行亞氨基硼烷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此得到一系列未曾預(yù)料的N官能團(tuán)化亞胺硼烷，和結(jié)構(gòu)新穎的由主族元素構(gòu)成的雜環(huán)分子。這種穩(wěn)定的硼亞胺基鋰能作為重要的方法合成含有BN結(jié)構(gòu)單元的化合物或者材料。作者分別將（2）與多種金屬鹵鹽反應(yīng)，比如與MgBr2·OEt2反應(yīng)生成硼亞胺鎂化物（3），與SnCl2·DMAP反應(yīng)生成硼亞胺錫化物（4），與ZnCl2反應(yīng)生成硼亞胺鋅化物（5）。
Rui Guo, et al, Boraiminolithium: An Iminoborane-Transfer Reagent, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06152
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06152
9. JACS：Cu催化合成多位點(diǎn)修飾烯丙基硼酸酯
多修飾烯丙基的硼酸酯是重要的快速合成碳骨架結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)分子，因此受到廣泛關(guān)注，因?yàn)樵撐锓N分子具有較好的C-B鍵熱穩(wěn)定性，無毒性等優(yōu)勢。在硼基的γ、α位點(diǎn)進(jìn)行立體選擇性轉(zhuǎn)化能夠?qū)崿F(xiàn)立體選擇性的構(gòu)建C-C鍵或C-X鍵。雖然目前此類反應(yīng)得到相關(guān)發(fā)展，有多個(gè)相關(guān)報(bào)道實(shí)現(xiàn)了此類反應(yīng)過程，但是其中2,3,3-三修飾的烯丙基硼酸酯的合成方法較為困難，而且相關(guān)方法學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)令人滿意的反應(yīng)活性和選擇性。
有鑒于此，北海道大學(xué)Hajime Ito等報(bào)道首次合成2,3,3-三烷基配體修飾的烯丙基硼酸酯，該產(chǎn)物分子含有結(jié)構(gòu)特定的四烷基配體修飾的烯烴結(jié)構(gòu)單元。
本文要點(diǎn)：
1）在該合成反應(yīng)方法學(xué)中，通過Cu(I)催化劑，實(shí)現(xiàn)了立體選擇、位點(diǎn)選擇性的偕二烷基聯(lián)烯、烷基鹵化物、聯(lián)硼試劑三組分反應(yīng)物合成，得到了立體結(jié)構(gòu)擁擠的烯丙基硼酸酯。
2）通過對醛進(jìn)行立體選擇性烯丙基硼基化合成相應(yīng)的含有四級碳位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的高烯丙基醇。通過立體化學(xué)計(jì)算，揭示該反應(yīng)的位點(diǎn)選擇性來自于硼基Cu(I)物種與聯(lián)烯底物之間的配位結(jié)構(gòu)、烷基銅化反應(yīng)中間步驟。
Yu Ozawa, et al, Regio- and Stereoselective Synthesis of Multi-Alkylated Allylic Boronates through Three-Component Coupling Reactions between Allenes, Alkyl Halides, and a Diboron Reagent, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06538
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06538
10. JACS：發(fā)射紅光、可穿透細(xì)胞的聚合物點(diǎn)用于熱激活延遲熒光細(xì)胞成像
在活細(xì)胞中進(jìn)行熒光成像是研究許多生物學(xué)過程的重要策略。然而，來自于樣本自身的熒光往往會(huì)降低成像靈敏度，影響高分辨率成像效果。研究表明，利用磷光金屬配合物進(jìn)行時(shí)間門控分析可以改善成像性能，但其所使用的重金屬也會(huì)產(chǎn)生毒性。不列顛哥倫比亞大學(xué)Zachary M. Hudson和W. Russ Algar構(gòu)建了一種橙色/紅色發(fā)光的聚合物點(diǎn)(Pdots)，并將其用于實(shí)現(xiàn)熱激活延遲熒光(TADF)的時(shí)控成像。
本文要點(diǎn)：
1）受HIV TAT蛋白細(xì)胞入侵機(jī)制的啟發(fā)，實(shí)驗(yàn)利用由親水性富胍嵌段作為細(xì)胞穿透肽模擬物以及可提供高效延遲熒光的剛性有機(jī)半導(dǎo)體嵌段所組成的嵌段共聚物設(shè)計(jì)了該P(yáng)dot。這些全有機(jī)聚合物納米顆粒可在30分鐘內(nèi)有效地進(jìn)入HeLa、CHO和HepG2細(xì)胞。當(dāng)Pdot濃度達(dá)到25 mg mL-1時(shí)，其細(xì)胞相容性仍然很高。在充氣水中，Pdot的量子產(chǎn)率高達(dá)0.17，并且Pdot結(jié)構(gòu)也能有效地保護(hù)TADF發(fā)射體不被氧氣所淬滅。
2）共定位實(shí)驗(yàn)表明，Pdots會(huì)主要積聚在溶酶體外，因此可以最大限度地減少溶酶體的降解作用。當(dāng)用于細(xì)胞成像時(shí)，與Pdot共孵育的細(xì)胞與對照組相比具有更高的信噪比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用時(shí)間分辨光譜，TADF材料的延遲熒光發(fā)射也能從生物血清和二次熒光染料中被有效地分離出來。
Cheyenne J. Christopherson. et al. Red-Emissive Cell-Penetrating Polymer Dots Exhibiting Thermally Activated Delayed Fluorescence for Cellular Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06290
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06290
11. JACS：宏觀疏水性含氟聚合物表面的有序水層及其超快振動(dòng)動(dòng)力學(xué)
通過理論模擬，預(yù)測了金屬表面和一些極性表面的類疏水水單分子膜。然而，在室溫下，這種水層存在于表面，特別是生物分子和聚合物表面的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)尚待驗(yàn)證。有鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的羅毅等研究人員，報(bào)道了宏觀疏水性含氟聚合物表面的有序水層及其超快振動(dòng)動(dòng)力學(xué)。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員通過和頻產(chǎn)生振動(dòng)光譜法在實(shí)驗(yàn)上觀察到疏水性氟化聚合物（如聚四氟乙烯（PTFE））表面存在有序分子水層。
2）PTFE表面的宏觀疏水性實(shí)際上在分子水平上是親水的。
3）PTFE的宏觀疏水性確實(shí)是由有序二維（2D）水層的疏水性造成的，在該水層中發(fā)現(xiàn)了環(huán)狀水四聚體結(jié)構(gòu)。
4）濕度為≤40%具有550±60 fs的振動(dòng)弛豫時(shí)間。在3200–3400cm–1的頻率范圍內(nèi)，振動(dòng)弛豫時(shí)間與空氣/水界面和脂質(zhì)/水界面處的界面水有顯著差異。
5）沒有觀察到振動(dòng)弛豫時(shí)間的明顯頻率依賴性，表明水層中OH基團(tuán)的均勻動(dòng)力學(xué)。
本文研究工作對宏觀疏水表面水層的洞察可能有助于更好地理解疏水相互作用和界面水動(dòng)力學(xué)。
Jiahui Zhang, et al. Ordered Water Layer on the Macroscopically Hydrophobic Fluorinated Polymer Surface and Its Ultrafast Vibrational Dynamics. JACS, 2021.
DOI：10.1021/jacs.1c03581
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03581
12. EES：采用雙澆注技術(shù)的復(fù)合結(jié)晶擴(kuò)散(CCD)法制備高性能聚偏氟乙烯(PVDF)膜：水處理應(yīng)用取得突破性進(jìn)展
水處理中最常用的膜之一是用非溶劑誘導(dǎo)相分離（NIPS）方法制備的聚偏氟乙烯（PVDF）膜。不幸的是，這些膜的滲透率很低。最新發(fā)現(xiàn)的基于單向冷凍方法的聯(lián)合結(jié)晶擴(kuò)散（CCD）方法是制備高性能PVDF膜的一種很有前途的替代NIPS方法。
近日，倫敦帝國理工學(xué)院Kang Li教授報(bào)道了將一種新的雙澆注技術(shù)應(yīng)用于新發(fā)現(xiàn)的CCD方法，成功生產(chǎn)出了第一種高性能的超濾平板式PVDF膜，其純水透過率高達(dá)2400LMH.bar-1，平均流量孔徑小至30 nm。
本文要點(diǎn)：
1）結(jié)果表明，雙澆注CCD膜在保持分離孔徑不變的情況下，其純水透過率幾乎是傳統(tǒng)NIPS膜的15倍。此外，滲透率的增加并不是以犧牲膜的分離能力為代價(jià)，更多的是得益于膜的表面孔洞的高覆蓋率，以及膜的子層的傳輸阻力的降低。進(jìn)一步驗(yàn)證了關(guān)于CCD技術(shù)中涉及的晶體生長機(jī)制的假設(shè)，因此能夠應(yīng)用這種澆鑄方法，單獨(dú)影響膜的一層，而不影響另一層。
2）雙鑄膜技術(shù)簡單，同時(shí)對CCD膜非常有效，可以大大突破膜性能達(dá)到的飽和極限。而滲透性能的這一重大突破將減少任何給定過濾過程所需的膜總面積，并顯著降低資本和運(yùn)營費(fèi)用。因此，這些新型膜將大大提高廢水處理和飲用水生產(chǎn)等許多超濾工藝的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。
Vatsal Shaha,b, Bo Wang, Kang Li, High-performance PVDF membranes prepared by the Combined Crystallisation and Diffusion (CCD) method using a dual-casting technique: a breakthrough for water treatment applications, Energy Environ. Sci., 2021
DOI: 10.1039/D1EE02009A
https://doi.org/10.1039/D1EE02009A
