1. Chem. Soc. Rev.：材料工程策略推動癌癥疫苗佐劑開發(fā)
新加坡國立大學(xué)陳小元教授和Qianqian Ni助理教授對用于開發(fā)癥疫苗佐劑的材料工程策略相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。1）癌癥疫苗是一種強(qiáng)有力的癌癥免疫治療新工具。疫苗中的佐劑成分能夠增強(qiáng)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度、速度和持續(xù)時間，其在構(gòu)建穩(wěn)定、安全、免疫原性癌癥疫苗等方面具有重要作用，這也激發(fā)了研究者對于開發(fā)佐劑的興趣和熱情。近年來，材料科學(xué)的發(fā)展為合理設(shè)計癌癥免疫治療疫苗佐劑提供了新的見解。2）作者在文中概述了材料工程策略的研究現(xiàn)狀，主要包括基于分子佐劑、聚合物/脂類、無機(jī)納米顆粒和生物衍生材料的佐劑開發(fā)等；此外，作者也詳細(xì)闡述了這些工程策略和所涉及材料的物理化學(xué)特性對于佐劑效果的影響。
Xuanbo Zhang, et al. Materials engineering strategies for cancer vaccine adjuvant development. Chemical Society Reviews. 2023https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00647b
2. Joule: CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3中動態(tài)局部有序性質(zhì)
混合型鉛鹵鈣鈦礦（LHP）是一種新型半導(dǎo)體，其特性受到結(jié)構(gòu)漲落的控制。對長程有序敏感的衍射實驗揭示了其與器件相關(guān)的高溫相中的立方結(jié)構(gòu)。局部探針發(fā)現(xiàn)其具有較低對稱性的附加短程有序性，從而能夠支配結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系。然而，上述理解受到維度、參與原子和短程有序動力學(xué)的阻礙。近日，科羅拉多大學(xué)Michael F. Toney、Dmitry Reznik、Nicholas J. Weadock報道了CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3中動態(tài)局部有序性質(zhì)。1) 作者結(jié)合單晶擴(kuò)散散射、中子非彈性光譜和分子動力學(xué)模擬，確定了兩種雜化LHP，CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3的真實結(jié)構(gòu)。在先前的研究中沒有觀察到由動態(tài)傾斜的鹵化鉛八面體（較低對稱性）局部、二維、圓形區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)組成的集體動力。2) 這些區(qū)域能夠誘導(dǎo)更長范圍的CH3NH3+分子間相關(guān)性。而動態(tài)局部結(jié)構(gòu)能引入瞬態(tài)鐵電或反鐵電疇，從而增加其電荷載流子壽命并顯著影響鹵化物遷移，而這是一種鮮為人知的降解機(jī)制。
Nicholas J. Weadock, et al. The nature of dynamic local order in CH3NH3PbI3 and CH3NH3PbBr3. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.03.017https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.03.017
3. JACS：通過連接體去對稱化策略賦予卟啉金屬-有機(jī)框架高穩(wěn)定性
制造集成高穩(wěn)定性和功能性的金屬-有機(jī)框架（MOFs）仍然是一個長期的追求，但也是一個巨大的挑戰(zhàn)。鑒于此，中科大江海龍團(tuán)隊開發(fā)了一種連接體去對稱化的策略來構(gòu)建高度穩(wěn)定的卟啉類MOFs，即USTC-9（USTC代表中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)），呈現(xiàn)出與著名的PCN-600相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在空氣中或常規(guī)活化后容易失去結(jié)晶性。1）對于USTC-9來說，涉及的卟啉連接體（TmCPP-M）的羧基位于間位，呈現(xiàn)出椅子狀的構(gòu)象，其C2h對稱性低于PCN-600中常見的卟啉羧酸鹽（TCPP）連接體（D4h）。因此，皺褶和互鎖的連接體排列共同促成了USTC-9的顯著穩(wěn)定性。2）鑒于其高穩(wěn)定性和多孔性以及路易斯酸度，USTC-9(Fe)在中等溫度和大氣壓力下與各種環(huán)氧化物進(jìn)行二氧化碳催化環(huán)化時表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
Wentao Han, et al. Endowing Porphyrinic Metal–Organic Frameworks with High Stability by a Linker Desymmetrization Strategy. Journal of the American Chemical Society.DOI: 10.1021/jacs.3c00957https://doi.org/10.1021/jacs.3c00957
4. JACS：基于共價有機(jī)框架膜的巧妙人工樹葉促進(jìn)二氧化碳的光轉(zhuǎn)化
共價有機(jī)框架（COFs）在將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有價值的燃料和氧氣以拯救日益惡化的生態(tài)環(huán)境方面具有潛力。然而，在無金屬、無光敏劑或無犧牲試劑的條件下，達(dá)到高產(chǎn)量和高選擇性是一個巨大的挑戰(zhàn)。鑒于此，河南師范大學(xué)王鍵吉，Huiyong Wang，河南大學(xué)Jishi Wei等從天然樹葉的微觀結(jié)構(gòu)中得到啟發(fā)，設(shè)計了基于三嗪的COF膜，整合了穩(wěn)定的光收集點、高效的催化中心和快速的電荷/質(zhì)量轉(zhuǎn)移配置，首次制造了一種新型人造樹葉。1）在不使用任何金屬、光敏劑或犧牲試劑的情況下，在4小時的反應(yīng)中實現(xiàn)了1240 μmol g-1的創(chuàng)紀(jì)錄的高CO產(chǎn)量、大約100%的選擇性和長壽命（至少16個周期）。2）三嗪-咪唑-三嗪的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元和COF膜的獨特物理形式對如此顯著的光催化作用起了主導(dǎo)作用。這項工作為模擬葉子的光合作用開辟了一條新的途徑，并可能激勵未來的相關(guān)研究。
Shuaiqi Gao, et al. Ingenious Artificial Leaf Based on Covalent Organic Framework Membranes for Boosting CO2 Photoreduction. Journal of the American Chemical Society.DOI: 10.1021/jacs.2c11146https://doi.org/10.1021/jacs.2c11146
5. Chem：晶格拉伸Cu催化CO電化學(xué)還原
電催化CO制備高附加值多碳化合物是一種高效利用碳資源的方法。但是通常在實際電催化全電解槽，因為需要高電壓和工業(yè)級電流密度，導(dǎo)致電催化CO的全電池體系存在能量使用效率非常低的缺點。有鑒于此，廈門大學(xué)王野等報道一種晶格拉伸方法增強(qiáng)Cu催化劑上在高CO覆蓋度條件CO化學(xué)吸附、C-C偶聯(lián)反應(yīng)，解決了通常高覆蓋度CO導(dǎo)致偶極-偶極排斥作用阻礙C-C偶聯(lián)的問題。1）當(dāng)電流密度為1.0 A cm-2，電壓為2.4 V，Cu催化劑的晶格拉伸應(yīng)力為4 %，實現(xiàn)了84 %的C2+產(chǎn)物法拉第效率。反應(yīng)產(chǎn)物中C2+的選擇性達(dá)到100 %，單程產(chǎn)率達(dá)到41 %。2）這項工作展示了電催化CO還原反應(yīng)在制備高附加值C2+化合物的發(fā)展前景。能夠在高電流密度的低電池電壓的工業(yè)級MEA進(jìn)行高選擇性的制備C2+。
Wenchao Ma, et al, Copper lattice tension boosts full-cell CO electrolysis to multi-carbon olefins and oxygenates, Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.03.022https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929423001419
6. Angew：金屬有機(jī)骨架中的電荷分離使多相硫醇催化成為可能
硫基自由基已被證明是一種功能強(qiáng)大、用途廣泛的光誘導(dǎo)合成氫原子轉(zhuǎn)移(HAT)催化劑。近日，香港科技大學(xué)Yangjian Quan, 香港城市大學(xué)Zhengtao Xu首次實現(xiàn)了光誘導(dǎo)金屬有機(jī)骨架 (MOF) 催化異相硫醇。1）MOF Zr-TPDCS-1，由 Zr6 簇和 TPDCS 接頭組成（TPDCS = 3,3'',5,5''-tetramercapto[1,1':4',1''-三聯(lián)苯]-4,4 ''dicarboxylate),有效催化有機(jī)分子的硼酸化、甲硅烷基化、磷酸化和硫醇化。2）輻照后，從 TPDCS 到 Zr6 簇的快速電子轉(zhuǎn)移被認(rèn)為促進(jìn)了硫基自由基的形成，這是一種氫原子轉(zhuǎn)移催化劑，它能有效地從硼烷、硅烷、膦或硫醇中提取氫以產(chǎn)生相應(yīng)的元素自由基以產(chǎn)生化學(xué)轉(zhuǎn)化。3）精心設(shè)計的控制實驗證明了 MOF 中硫基自由基的產(chǎn)生，并說明了自由基反應(yīng)途徑。克級反應(yīng)效果良好，通過離心和真空方便地分離產(chǎn)物，周轉(zhuǎn)數(shù)（TON）為~3880，突出了多相硫基自由基催化的實際應(yīng)用潛力。
Shengxian Cheng, et al, Charge Separation in Metal-Organic Framework Enables Heterogeneous Thiol Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300993DOI: 10.1002/anie.202300993https://doi.org/10.1002/anie.202300993
7. Angew：膠體體微生態(tài)中的化學(xué)通信和原細(xì)胞-基質(zhì)動力學(xué)
盡管在均勻分布的類細(xì)胞物體群落中出現(xiàn)了一系列集體行為，但具有空間分離種群的微型原細(xì)胞集落卻很少受到關(guān)注。布里斯托大學(xué)Stephen Mann使用微流體制備了具有空間分配的含酶無機(jī)膠體群體的Janus樣海藻酸鈣水凝膠微球，并研究了它們作為鄰近介導(dǎo)的化學(xué)通信和可編程原細(xì)胞基質(zhì)動力學(xué)的集成平臺的潛力。1）與原細(xì)胞的均勻分布相比，分離群落內(nèi)的擴(kuò)散化學(xué)信號導(dǎo)致初始酶動力學(xué)增加。2）在分配的菌落的不同結(jié)構(gòu)域中采用競爭性酶介導(dǎo)的水凝膠交聯(lián)和去交聯(lián)反應(yīng)，可將特定的原細(xì)胞群體從群落中選擇性排出。
Hannah Taylor, et al. Chemical Communication and Protocell-Matrix Dynamics in Segregated Colloidosome Micro-Colonies. Angew. 2023DOI：10.1002/anie.202300932https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300932
8. AEM綜述：作為析氧反應(yīng)電催化劑的復(fù)雜鎳酸鹽的外延設(shè)計
析氧反應(yīng)（OER）是電化學(xué)水分解的一個關(guān)鍵過程，是一項有前途的從水中可再生出氫氣的技術(shù)。因此，設(shè)計和開發(fā)豐富的、高效的、穩(wěn)定的析氧反應(yīng)電催化劑以取代最廣泛使用但稀缺的RuO2和IrO2是非常有意義的。最近，ABO3結(jié)構(gòu)的過氧化物，特別是稀土鎳酸鹽，被廣泛地研究為其潛在的OER電催化劑的用途。特別是，復(fù)雜氧化物薄膜的外延合成允許對材料進(jìn)行靈活和精確的控制，從而可以建立它們的結(jié)構(gòu)-穩(wěn)定性-性能關(guān)系。鑒于此，美國太平洋西北國家實驗室Yingge Du、Le Wang等以鎳酸鹽薄膜為模型系統(tǒng)，綜述了外延設(shè)計如何使研究人員測試不同的假設(shè)和提議的描述符，以及制定新的設(shè)計原則。1）在簡要介紹了OER機(jī)制的背景、提議的活性描述符和合成方法后，調(diào)研了各種外延設(shè)計策略，包括應(yīng)變調(diào)整、成分控制、表面終止/定向選擇、缺陷工程和界面設(shè)計。這些都導(dǎo)致了對鎳酸鹽的原子結(jié)構(gòu)和電子特性的精確控制，這反過來又決定了其電化學(xué)性能。2）討論了挑戰(zhàn)和前景，以便更深入地了解和使用復(fù)合氧化物作為OER催化劑。
Choi, M.-J., et al, Epitaxial Design of Complex Nickelates as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction. Adv. Energy Mater. 2300239.DOI: 10.1002/aenm.202300239https://doi.org/10.1002/aenm.202300239
9. AFM：封裝在金屬有機(jī)框架中的氧化鋅對塑料廢棄物的光催化增值作用
將廢舊塑料轉(zhuǎn)化為高附加值的化學(xué)品被認(rèn)為是緩解全球塑料污染和促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個有前途的方法。鑒于此，丹麥技術(shù)大學(xué)張文靜、北京化工大學(xué)豆義波等開發(fā)了一種部分煅燒策略來制造氧化鋅/UiO66-NH2（ZnO/UiO66-NH2）異質(zhì)結(jié)，其中氧化鋅被封裝在多孔UiO66-NH2中，用于塑料的光催化增值。1）這種策略保留了UiO66-NH2的框架結(jié)構(gòu)，因此能夠形成分布在骨架內(nèi)的超小尺寸的ZnO。所獲得的ZnO/UiO66-NH2異質(zhì)結(jié)的協(xié)同效應(yīng)有利于為載流子/質(zhì)量轉(zhuǎn)移提供一個有效的通道，并保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2）ZnO/UiO66-NH2在將聚乳酸（PLA）和聚氯乙烯（PVC）轉(zhuǎn)化為乙酸時表現(xiàn)出很高的活性，同時還產(chǎn)生了H2。這項工作為合理設(shè)計異質(zhì)結(jié)光催化劑提供了一個可行的策略，同時也為理解塑料的光催化價值化過程提供了啟示。
Qin, J., Dou, Y., Zhou, J., Candelario, V. M., Andersen, H. R., Hélix-Nielsen, C., Zhang, W., Photocatalytic Valorization of Plastic Waste over Zinc Oxide Encapsulated in a Metal–Organic Framework. Adv. Funct. Mater. 2023, 2214839.DOI: 10.1002/adfm.202214839https://doi.org/10.1002/adfm.202214839
10. AFM：受蓮花-紫羅蘭啟發(fā)的分層設(shè)計與親水/疏水管理用于增強(qiáng)太陽能水凈化能力
太陽驅(qū)動的水蒸氣生成為解決全球淡水短缺提供了一種可負(fù)擔(dān)的和可持續(xù)的方法。創(chuàng)建能夠提高產(chǎn)水率以滿足人類用水需求的界面太陽能蒸發(fā)器是非常可取的，但由于緩慢的水運輸動態(tài)和不可避免的油污，因此具有挑戰(zhàn)性。鑒于此，清華大學(xué)馮琳等開發(fā)了一種受生物啟發(fā)的仿蓮花紫羅蘭微結(jié)構(gòu)的石墨烯/聚(N-丙烯酰甘氨)太陽能蒸發(fā)器，它具有集成的親水和疏水微區(qū)。 1）通過對超分子相互作用的精確控制，結(jié)合了獨特結(jié)構(gòu)特征和潤濕性的優(yōu)化的太陽能蒸發(fā)器顯示了高采光性，增強(qiáng)了水的活化，減少了水汽化的能量需求，使其在一個太陽照射下（1 kW m-2）的蒸發(fā)率高達(dá)3.4 kg m-2 h-1和能量轉(zhuǎn)換效率≈93%，具有突破性的綜合性能。2）分子動力學(xué)模擬顯示，聚合物網(wǎng)絡(luò)中豐富的氫鍵位點可以從熱力學(xué)角度調(diào)節(jié)水分子的逃逸行為。值得注意的是，在對納米/亞微米級乳劑、油性鹽水、實際海水和生活廢水的長期凈化過程中，既沒有觀察到蒸發(fā)率的下降，也沒有觀察到太陽能蒸發(fā)器上的污垢。
Li, X., et al, A Lotus-Petiole-Inspired Hierarchical Design with Hydrophilic/Hydrophobic Management for Enhanced Solar Water Purification. Adv. Funct. Mater. 2023, 2302019.DOI: 10.1002/adfm.202302019https://doi.org/10.1002/adfm.202302019
