1. Sci. Adv.：N诱导的晶格收缩促进富P金属磷化物HER

人们预测具有丰富P位点的富P过渡金属磷化物（TMPs）更有利于析氢反应（HER）。但是，富P TMPs的实际活性并不像预期的那样，其潜在的本质（尤其是在原子级别上）也模棱两可。近日，中科大Gongming Wang，Xiaojing Liu，Yue Lin等通过结构分析表明，较低的活性可能归因于P含量的增加导致P-H相互作用过强，金属与P之间原子波函数的重叠减少。

为此，作者发现，使用N诱导的晶格收缩可普遍增强富含P的TMPs的HER催化性能（包括CoP₂，FeP₂，NiP₂和MoP₂）。制备的N-CoP₂催化剂达到10 mA cm^-2的电流密度过电位仅38 mV，这与酸性条件下的Pt催化剂非常接近，这也是已报道的Co基催化剂中的最佳活性。精细的结构表征和理论分析表明，N-P强相互作用可增加原子波函数的重叠，并最终调节H的吸附强度。该工作报道的晶格工程的概念为调节富含P的TMPs的催化活性提供了新视野。

JinyanCai, Yao Song, Yue Lin*, Xiaojing Liu*, Gongming Wang*, et al. N-inducedlattice contraction generally boosts the hydrogen evolution catalysis of P-richmetal phosphides. Sci. Adv., 2019

DOI: 10.1126/sciadv.aaw8113

https://advances.sciencemag.org/content/6/1/eaaw8113?rss=1

2. Sci. Adv.: 负载Au20团簇的原子结构、熟化行为和电子结构

含有极少原子的Au团簇具有非典型的化学和电子性质，在光学和催化领域具有巨大的应用潜力。自支撑Au₂₀团簇有一个独特的四面体形状和一个约1.8电子伏特的HOMO-LUMO gap(最高占据分子轨道-最低未占据分子轨道)。“神奇”的Au₂₀已经被广泛用作了解金纳米团簇催化和光学特性的模型系统。然而，在原子尺度上直接描述真实空间的基态表征仍然缺乏，获得相应的结构、电子和动力学特性的基本信息仍然是巨大的挑战。近日，比利时鲁汶大学副校长Peter Lievens教授和哈尔滨工业大学的李哲教授等人合作，使用簇束沉积和低温扫描隧道显微镜等表征手段，得到了负载Au₂₀团簇的具有原子分辨率的形貌图和电子光谱。

他们证明了在超薄NaCl膜上选择单个尺寸的Au₂₀团簇保持了其金字塔结构和较大的HOMO-LUMO gap。在更高的团簇覆盖度下，他们发现团簇通过Smoluchowski熟化向Au20n团簇聚集而烧结，而且从谱图中推断出电子态密度随团聚体尺寸的增大而减小。该工作对推进基于Au团簇的催化和光器件的设计具有重要的意义。

Zhe Li, Hsin-Yi Tiffany Chen,Koen Schouteden, Thomas Picot, Ting-Wei Liao, Aleksandr Seliverstov, Chris VanHaesendonck, Gianfranco Pacchioni, Ewald Janssens, Peter Lievens. Unravelingthe atomic structure, ripening behavior, and electronic structure of supportedAu20 clusters. Science Advances, 2020.

DOI: 10.1126/sciadv.aay4289

http://doi.org/10.1126/sciadv.aay4289

3. PNAS：二氧化硫在溶解性气溶胶粒子的过氧化氢中快速氧化

大气硫酸盐气溶胶对空气质量、气候、人类和生态系统健康有重要影响。然而，目前的空气质量模型普遍低估了严重雾霾污染事件中二氧化硫(SO₂)转化为硫酸盐的速率，表明人类对硫酸盐形成化学的认识是不全面的。这可能是因为空气质量模型依赖于在稀水溶液中进行的SO₂氧化动力学研究，而不是在大气气溶胶粒子的高溶质强度下。

基于此，多伦多大学Jonathan P. D. Abbatt等 研 究 者 们 利用一个气溶胶流动反应器，使用pH缓冲液，亚微米级别，在相对湿度为73%到90%的情况下溶解的气溶胶颗粒，用过氧化氢(H₂O₂)对溶解的SO₂进行水氧化动力学的直接研究。研究发现，与稀溶液相比，气溶胶粒子的高溶质强度显著提高了H₂O₂氧化途径的硫酸盐形成速率。考虑到这些影响，实验结果表明，在严重雾霾期间，大气气溶胶粒子中存在的液态水中的H₂O₂对SO₂的氧化可以导致硫酸盐源的缺失。

Fast oxidation of sulfurdioxide by hydrogen peroxide in deliquesced aerosol particles. TengyuLiu, Simon L. Clegg, and Jonathan P. D. Abbatt. PNAS. 

DOI:10.1073/pnas.1916401117

https://doi.org/10.1073/pnas.1916401117

4. Chem. Rev.：电陶瓷的缺陷和异价掺杂工程

自从发现了缺陷对电陶瓷性能的正面影响，在无机化学和凝聚态物理领域中有关缺陷和异价掺杂途径的研究得到了迅速的发展。近日，哈尔滨工业大学Weidong Fei，四川大学Jiagang Wu等总结了电陶瓷中的缺陷类型以及缺陷的表征工具，并着重强调了介电和非本征缺陷对材料性能的影响，重点是介电，铁电和压电特性。

作者主要介绍了几种典型的初始铁电体，铁电体和反铁电体中与缺陷相关的理论模拟和实验结果。总结了缺陷对晶格的影响，然后突出了其主要物理机理。特别地，还评估和总结了性能提高了的异价掺杂电陶瓷。最后，根据当前的发展趋势讨论了该领域的前景和挑战。作者不仅概述了电子陶瓷中的缺陷和异价掺杂途径的最新进展，而且还展望了可能通过有意引入某些缺陷而打开另一扇窗口来调节电子陶瓷电性能的未来前景。

YuFeng, Jiagang Wu*, Weidong Fei,* et al. Defects and Aliovalent DopingEngineering in Electroceramics. Chem. Rev., 2019

DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00507

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00507

5. JACS: 温和液相法宏量制备碳化钼纳米颗粒用作热催化二氧化碳加氢

过渡金属碳化物（TMCs）具有本征的多功能性和可调的成分，在催化领域具有非凡的应用潜力。但是，制备TMCs 所需的苛刻条件限制了对其物化性质的可控区间。近日，美国可再生能源实验室FrederickG. Baddour团队和南加利福尼亚大学的RichardL. Brutchey与Noah Malmstadt团队联合报道了温和液相方法在连续微流体反应器中宏量的制备了纯相的碳化钼纳米颗粒（α-MoC_1−x）。所得纳米颗粒被有机配体保护，非常稳定且具有抗氧化的性质。将所得α-MoC_1−x分散在惰性的碳载体上制得的催化剂在二氧化碳加氢领域显示出优异的性能。 

Frederick G. Baddour, Emily J. Roberts, Anh T.To, Lu Wang, Susan E. Habas, Daniel A. Ruddy, Nicholas M. Bedford, JoshuaWright, Connor P. Nash, Joshua A. Schaidle, RichardL. Brutchey, and Noah Malmstadt.An Exceptionally Mild and ScalableSolution-Phase Synthesis of Molybdenum Carbide Nanoparticles forThermocatalytic CO₂ Hydrogenation

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11238

6. JACS: 通过可逆异构化的共价有机框架的湿度感应

近日，乔治亚理工学院Seth R. Marder报道了一个共价有机骨架(COF)，其中包含2,5-二亚胺取代的1,4-二羟基苯(diiminol)分子，在溶剂或溶剂蒸汽存在下发生了快速的，被动的，可逆的颜色变化，并且很容易被肉眼检测到。一个新的可见吸收带出现在极性溶剂，特别是水，表明可逆转换到另一个物种。这种可逆性是由于二亚胺醇具有快速互变生成一亚胺醇/顺式酮烯胺的能力，以及它不具有双互变生成二酮烯胺的能力。

密度泛函理论(DFT)计算表明，在有水存在的情况下，这两个互变异构体具有相似的能量，但二亚米诺在没有水的情况下要稳定得多。随时间变化的DFT计算证实了亚胺醇/顺式酮烯胺的吸收波长比二亚胺醇的吸收波长长，并表明这种吸收具有明显的电荷转移特性。一种比色湿度传感装置，由定向的COF薄膜构成，对水蒸气反应迅速，并稳定了数月。这些结果表明，互变异构诱导的电子结构变化可以在COF平台上得到利用，从而在表现出长期稳定性的系统中提供快速、可逆的传感特性。

Samik  Jhulki，Austin M.  Evans，Xue Li  Hao，Matthew  W.  Cooper, Cameron H. Feriante, Johannes  Leisen,Hong  Li，David  Lam, Mark  C. Hersam, Stephen  Barlow, Jean Luc Brédas,William R. Dichtel, and Seth R. Marder. Humidity  Sensing  ThroughReversible  Isomerization of a Covalent Organic Framework. J. Am. Chem.Soc.

DOI: 10.1021/jacs.9b08628

https://doi.org/10.1021/jacs.9b08628

7. JACS: 核酸/卷曲多肽纳米结构的层次组装

使用生物分子对可编程材料进行自组装是纳米技术的主要目标，其在再生医学，靶向药物输送，能量转移材料，基础生物学和材料科学中具有极大地潜在应用。由于Watson-Crick配对的可编程性质，DNA是自组装材料最有用的构件之一。在过去的三十年中，DNA纳米技术领域已经展示了许多复杂，各向异性和功能强大的材料，例如DNA折纸，基于平铺的方法和具有可编程的纳米结构。相比之下，多肽的优势在于，通过20种典型氨基酸可获得更大的化学多样性，如果使用固相合成，则具有广泛的合成非典型氨基酸。DNA和肽是构建自组装材料最常用的两种生物分子，但是很少有包含这两种成分的杂化纳米结构的案例。

近日，美国亚利桑那州立大学NicholasStephanopoulos等人报告通过对两个多肽具有独特DNA手柄的卷曲螺旋异二聚体对的修饰，以将带有互补链的DNA折叠纳米结构连接成微米长的一维阵列。并探究了螺旋数量对自组装的影响，并通过多种途径证明了结构的形成方式：一步组装，二聚体和三聚体的形成以及两种不同折叠结构的交替共聚物，以及逐步纯化的带螺旋结构的组装共轭物。实现了两种截然不同的自组装模式的成功融合，以创造出有望在未来具有一系列潜在应用的混合生物纳米材料。

AlexBuchberger, Chad R. Simmons, Nour Eddine FahmiRonit, Freeman, NicholasStephanopoulos. Hierarchical Assembly of Nucleic Acid/Coiled-Coil PeptideNanostructures. J. Am. Chem. Soc. 2019

DOI:10.1021/jacs.9b11158

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11158

8. JACS: KBr表面钝化，高效的纯红色无机钙钛矿纳米晶LED

全无机卤化铅钙钛矿纳米晶体（NCs）由于其精确的可调带隙，高的光致发光（PL）效率和出色的色纯度而成为制造高性能发光二极管（LED）的有潜力的材料。但是，纯红色（630〜640 nm）全无机钙钛矿LED的性能仍然受混合卤化物CsPbI_3-xBr_x NCs的卤化物偏析引起的电致发光（EL）不稳定性所限制。鉴于此，中科大Hong-Bin Yao团队报道了一种有效的策略，可通过KBr钝化来提高纯红色全无机CsPbI_3-xBr_x NC发光二极管的EL稳定性。通过将油酸钾添加到反应体系中，获得了溴化钾表面钝化（KBr钝化）的CsPbI_3-xBr_x NCs，具有纯红色PL发射并且光致发光量子产率（PLQY）超过90％。

研究表明，存在于NCs表面的大多数钾离子与溴离子结合，因此证明NCs的KBr表面钝化既可以提高PL稳定性，又可以抑制NCs的卤化物偏析。使用KBr钝化的CsPbI_3-xBr_x NCs作为发光层，制造了稳定且纯色的钙钛矿红色LED，其发射波长为637 nm，最大亮度为2671 cd m^-2，最大外部量子效率为3.55％，并且良好EL稳定性。该K-Br钝化NC策略将为制造高效、稳定和可调谐的纯钙钛矿NC LED开辟一条新途径。

Potassium-BromideSurface Passivation on CsPbI_3-xBr_x Nanocrystals forEfficient and Stable Pure Red Perovskite Light Emitting Diodes，J. Am. Chem. Soc. 2020

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11719

9. JACS：通过几何和电子工程促进单个铁活性位点ORR：氮磷双配位

原子分散的过渡金属活性位点在催化方面表现出高的性能，并有可能成为基础理解的理想模型，已成为最重要的研究领域之一。然而，制备和确定此类活性位点仍然是一个挑战。碳和氮配位的金属位点（M-N-C，M=Fe，Co，Ni，Mn，Cu等）引入新的杂原子（如P和S）的结构工程仍然具有挑战性。近日，南昌大学Kai Yuan，Yiwang Chen，华中师范大学Ming Qiu，上海交通大学Xiaodong Zhuang等多团队合作，开发了嵌有氮和磷碳纳米片上氮磷双配位的铁活性位点（表示为Fe-N/P-C）催化剂，并使用尖端技术对其进行了表征。

实验表明，该催化剂组成和结构上的优点以及原子级活性中心优化的电子结构，使得这种具有丰富的Fe-N₃P活性位的新型催化剂显示出卓越的ORR性能，出色的耐久性和对甲醇的耐受性，其性能优于Pt/C催化剂。实验和理论结果均表明，N和P双配位铁位点有利于氧中间体的吸附/解吸，从而加快了反应动力学，并提高ORR性能。该工作不仅为高效的ORR和Zn-air电池提供了可行的途径，而且为制备新的原子分散的金属催化剂进行能量转换提供了一种通用而可靠的方法。

KaiYuan,* Ming Qiu,* Xiaodong Zhuang,* Yiwang Chen*, et al. Boosting OxygenReduction of Single Iron Active Sites via Geometric and Electronic Engineering:Nitrogen and Phosphorus Dual-Coordination. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI:10.1021/jacs.9b11852

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11852

10.. JACS: 三糖重复单元的全合成用于疫苗研制

铜绿假单胞菌属于世卫组织列出的三种“关键优先”多重耐药病原体，会导致严重和往往致命的感染，如血液感染和肺炎。金黄色葡萄球菌也是一种“高度优先”的病原体，它是导致严重医院感染的主要原因，如菌血症、败血症和心内膜炎。由于它们能够适应几乎所有抗生素的耐药性，因此迫切需要针对这些病原体的疫苗。这些病原体在其表面表达结构独特且功能化程度高的聚糖，而宿主细胞上没有这些聚糖。这些糖类抗原是糖结合疫苗开发和诊断的重要靶点。

于此，印度理工学院Suvarn S. Kulkarni等人报道了铜绿假单胞菌O11结合准备三糖重复单元的首次全合成，该单元是通过一个高度立体选择性和高效的含有1,2-顺链二糖基序的稀有l-岩藻糖胺和d-岩藻糖胺基序的组装及其在O3的区域选择性糖基化。对罕见的双糖中最不活跃的4-OH轴向糖基化困难的问题进行了系统的研究，并用成功的产物完成了金黄色葡萄球菌荚膜多糖5型氨基丙酯连接的三糖重复单元的全合成，该单元也是免疫疗法和疫苗开发的潜在抗原。保护基和反应条件的明智选择使得立体选择性的组装和选择性的功能基相互转化能够获得结构复杂的连接物连接的三糖重复单元，这是免疫学评估和疫苗开发的宝贵工具。该策略可用于其它结构相关的复合聚糖的合成。

ArchanamayeeBehera, Diksha Rai, and Suvarn S. Kulkarni. Total Syntheses ofConjugation-Ready Trisaccharide Repeating Units of Pseudomonas aeruginosa O11and Staphylococcus aureus Type 5 Capsular Polysaccharide for VaccineDevelopment. Journal of the American Chemical Society 2019.

DOI:10.1021/jacs.9b11309

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11309

11. Angew：氧化铁Fe₅O₆室温下的Verwey型转变

常规条件下理化性质可发生可逆变化的功能性氧化物是下一代纳米电子器件使用的有前景的候选物。迄今为止，二氧化钒（VO₂）是唯一已知的证明可在此类设备中使用的可近室温金属-绝缘体转变的简单过渡金属氧化物。近日，德国拜罗伊特大学Sergey V.Ovsyannikov等合成并研究了具有非常规Fe₅O₆化学计量比的新型混合价氧化铁晶体。

在275 K附近，Fe₅O₆经历了Verwey型电荷有序转变，同时伴随着铁链的二聚化，随后形成新的Fe-Fe化学键。这一独特功能使得Fe₅O₆在创新应用中具有好的应用前景。作者进一步确定了八面体链中的最小Fe-Fe距离是决定电荷排序的类型和温度的关键参数。该模型为过渡金属氧化物中的电荷排序现象提供了新的见解。

SergeyV. Ovsyannikov*, et al. Room‐temperature Verwey‐type transition in ironoxide, Fe₅O₆. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201914988

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201914988

12. Nano Energy: 锂金属负极的原位保护助力离子液体基Li-SeS₂电池

基于SeS₂的复合物由于具有比单独Se更高的理论比容量和比单独硫更少的穿梭效应因而被视为新一代锂金属电池的理想正极材料。然而，Li-SeS₂电池的发展仍然面临着两个挑战：一个是金属锂负极无法在长期电化学循环过程中保持功能化界面的稳定；另一个是SeS₂正极无法再高倍率下保持优异的电化学性能。最近，美国华盛顿州立大学的Min-Kyu Song等通过向电解液中同时引入吡咯烷基离子液体和LiNO₃添加剂在金属锂负极表面原位构建了一层富含LiF和Li₃N的保护层。

这种保护层在长期电化学循环中形貌几乎不会变化，而且能够抑制锂枝晶的生长，抑制金属锂负极与可溶性正极中间产物的副反应。保护后的锂金属负极能够在2mA/cm²的电流密度下保持长达400h的稳定的沉积-剥离循环，这对于金属锂电池的安全工作至关重要。研究人员将这种锂负极与三维互联分级SeS₂正极匹配为全电池后，Li-SeS₂全电池能够在高达98.9%的库伦效率下稳定工作500周。该研究结果表明，通过原位形成保护层并结合功能性正极结构设计能够显著改善金属锂电池的电化学性能。

PanpanDong, Min-Kyu Song et al, In Situ Surface Protection of Lithium Metal Anode inLithium–SeleniumDisulfide Batteries with Ionic Liquid-Based Electrolytes, Nano Energy, 2019

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104434

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285519311516?dgcid=rss_sd_all#!