1. JACS：漂亮，让MOF的晶格和孔尺寸连续调控

MOF通过晶格维度和孔尺寸的连续变化，可以精确控制其化学和物理性质。有鉴于此，德州农工大学周宏才、Tahir Cagin等人基于混合链接配体和Zr金属节点，构造了一系列晶格维度和孔尺寸连续变化的MOF材料。

本文要点：

1）具有不同长度和不同比例的有机链接配体均匀地结合到骨架中，而不是形成单独的相或域。

2）采用不同的有机配体和配体比例，实现了对MOF的晶胞尺寸，表面积和孔径的连续调控。

3）晶胞边缘长度可以在17.83-32.63 Å之间进行连续的精确变化，BET比表面积可调范围为585-3791 m²g^-1，最大孔径为15.9 Å。

ShuaiYuan et al. Continuous Variation of Lattice Dimensions and Pore Sizes in Metal–Organic Frameworks. JACS2020.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13072

2. JACS: 利用从平面至四面体的扭曲结构单元来合成COF材料

当前，合理的构建具有新型结构的共价有机骨架（COF）仍旧是一个挑战。近日，武汉大学 Cheng Wang 教授课题组和北京大学的 Junliang Sun 教授课题组通过利用具有不同的邻位基团的联苯基前驱体合成了两种COF材料，分别为2D-BPTA-COF和3D-BMTA-COF。

本文要点

1） 所合成的两种COF材料具有较高的结晶度和较大的比表面积。其中，2D-BPTA-COF结晶成具有AB堆叠模式的二维层状结构，3D-BMTA-COF成为具有pts拓扑结构的七重互传结构。

2） 结构的差异可以归结于在结构单元中引入的甲基基团，这是由于在2D-BPTA-COF中联苯环的二面角约为0°，而在3D-BMTA-COF中联苯环的二面角约为200°。

3） 他们的研究结构表明了有可能通过将具有立体位阻的结构块从平面扭曲到四面体来合成具有不同结构的COF材料。这一结果表明了将来可扩展用于构建三维COF的四面体节点多样性的一种通用且直接的方法，此外，利用一种新四面体节点来构建三维COF材料在当前是可行的。

ChaoGao et al. Twist Building Blocks from Planar to Tetrahedral for the Synthesisof Covalent Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI:10.1021/jacs.9b13824

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13824

3. JACS: 利用空间位阻机制合成三维介孔COF

合成具有多孔结构和高比表面积的共价有机骨架材料对于各种应用是十分重要的。但是，孔结构中的客体材料的移除经常会造成频繁的结构互穿和孔的坍塌，所以对于这一材料的研发仍旧面临着巨大的挑战。近日，吉林大学方千荣教授课题组首次报道了一种简单的通过空间位阻机制合成三维介孔COF材料的方法。

本文要点

1） 通过使用甲氧基改性的四面体结构单元和改变线性结构单元的取代基（甲基），他们成功地控制这些三维介孔COF材料从孔收缩到部分和完全孔的保留。

2）与已经报道的材料相比，他们所合成的COF材料表现出稳定的孔结构尺寸（26.5Å）和高的比表面积（3023 m² g^-1）。

3）他们这一研究首次报道了一种具有非互穿dia拓扑结构的三维介孔COF材料。

Yujie Wang et al. Three-DimensionalMesoporous Covalent Organic Frameworks through Steric HindranceEngineering. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c00560

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00560

4. JACS：可见光驱动二维COF全解水

二维COF由于其高比表面积和可调的电子结构，在光催化水分解领域备受关注。然而，真正能用于光催化水分解的二维COF材料并不多，很大程度上是因为其能带结构以及对HER和OER催化活性位点的限制。有鉴于此，中国科学技术大学武晓君教授基于第一性原理计算和分子拓扑组装策略，设计了十二个二维COF材料，具有优异的可见光催化水裂解性能。

本文要点：

1）理论计算表明，所得到的二维COF为半导体材料，带隙可调范围为1.92-3.23 eV。其中9个二维COF的导带和价带边缘位置都与HER和OER的化学反应电势完全匹配，可用于光催化水分解。尤其值得一提的是，基于TST的三个COF在可见光下可将水全分解为氢和氧。

2）实验结果证明，I-TST在可见光下同时具有HER和OER活性，是一种优异的非金属全水解材料。

YangyangWan et al. A Simple Molecular Design Strategy for Two-Dimensional CovalentOrganic Framework capable of Visible-Light-Driven Water Splitting. JACS 2020.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00564 

5. JACS：聚合物界面组装诱导合成具有多级孔道的二维碳纳米片

由于独特的物理和化学性质，具有微孔-/介孔的二维碳纳米片受到了很多的关注，但是关于具有可调厚度和孔径的多孔碳纳米片的报道还很少。鉴于此，韩国KAIST的 Jinwoo Lee 课题组通过将不相容三元聚合物的迁移行为与嵌段共聚物定向自组装结合起来发展了一种聚合物-聚合物界面自组装的方法合成了具有多级孔道的碳纳米片。

本文要点：

1）嵌段共聚物诱导有机无机前驱体共组装形成有序介观结构。经过进一步的碳化和化学刻蚀后可以得到具有微孔和介孔多级孔道的超薄碳纳米片。通过此方法，作者还能简便的控制所得碳纳米片的厚度（5.6-75 nm）和介孔孔径（25-46 nm）。

2）当将所得的纳米片用作钾离子电池的电极材料时，表现出高的能量密度（在1 A g^-1的能量密度下容量为178 mAh g^-1）和优异的循环稳定性（循环2000次）。

3）此纳米片优异的性能可以归结于其独特的多级孔道和二维结构可以促进电子和离子的迁移，大的晶面尺寸可以保证钾离子的稳定嵌入和脱出。

SeongseopKim et al. Polymer Interfacial Self–Assembly Guided Two–dimensional Engineering of Hierarchically Porous Carbon Nanosheets. J.Am. Chem. Soc., 2020.

DOI:10.1021/jacs.0c00311

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00311

6. JACS：原子级精确的非均相催化剂，三明治核壳结构有奇效！

具有原子级精确表界面结构的非均相催化剂不仅可以保证优越的催化活性，还能提供理解催化剂构效关系的模型，因此目前已经逐渐受到催化领域的广泛关注。有鉴于此，安徽大学朱满洲、盛鸿婷和法国波尔多大学Didier Astruc合作提出一种新的策略，制备具有原子级精确表界面结构的非均相催化剂。

本文要点：

1）研究团队通过配位诱导自组装策略，成功制备出具有三明治结构的ZIF-8@Au₂₅@ZIF-67复合结构。该复合结构具有原子级精确的表界面结构，可作为非均相催化剂使用。

2）研究发现，该复合型催化剂在4-硝基苯加氢和端炔羰基化反应中均有优越的催化性能。4-硝基苯加氢反应中，催化剂的TOF 值高达588 min^-1。端炔羰基化反应中，催化剂的活性高达99%。

3）后续研究发现，该复合型催化剂的性能与壳层厚度呈现火山型曲线，当壳层厚度为12 nm时催化效果最佳。

YapeiYun et al. Design and Remarkable Efficiency of the Robust Sandwich ClusterComposite Nanocatalysts ZIF-8@Au₂₅@ZIF-67, J. Am. Chem. Soc. 2020.

DOI：10.1021/jacs.0c00378

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00378

7. JACS：首次在分子钙钛矿铁电体中发现涡旋畴结构

作为一种独特的拓扑缺陷，铁电涡旋赋予材料优异的电、磁和力学性能，为低能耗纳米器件提供了无限可能。其中，钙钛矿的铁电涡旋引起了广泛的兴趣。然而，目前铁电涡旋大多局限于BaTiO₃和BiFeO₃等常规的无机铁电材料中，备受关注的有机-无机杂化钙钛矿分子铁电体中尚未发现。近日，东南大学熊仁根团队及南昌大学Yuan-Yuan Tang等人首次在分子钙钛矿铁电体中发现涡旋畴结构。

本文要点：

1）首次在碘化铅钙钛矿(4,4-DFPD)₂PbI₄铁电体中发现涡旋畴结构。这种分子钙钛矿铁电薄膜中广泛存在由8个次级畴合并而成的8重态拓扑畴结构。基于晶体结构及压电力显微镜(PFM)成像分析，拓扑畴中一共存在4种极化状态。

2）独特的畴结构，加上分子铁电体的柔性、易结晶、易成膜等特点，将使得这种分子铁电体在生物医疗和生物力学等纳米器件的应用领域极具优势。

Han-YueZhang et al. Observation of vortex domains in a two-dimensional lead iodideperovskite ferroelectric. JACS 2020

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00371

8. JACS：含24个金原子团簇的内部空位引发结构弛豫增强催化反应活性

揭示催化剂中非表面或非界面位点对催化性能的贡献仍然是一个巨大的难题，因为很难精确地捕获催化剂中编码的结构信息(表面和内部)。日前，北京科技大学的Mingyang Chen和上海同步辐射装置张江实验室的Rui Si以及南京大学的Yan Zhu等人报道了，试图从原子层次阐明含24个金原子团簇的内部空位在精确调节CO₂加氢反应的催化性能方面的关键作用。

本文要点：

1）  实验结果表明，在相对苛刻的反应条件下，具有内部空位的Au₂₄团簇可以减缓板结，与之结构相似但没有内部空位的Au₂₅团簇对比，表现出较高的催化活性。

2）理论计算研究表明，Au₂₄的内部空位为团簇提供了更大的结构灵活性，这可能对抵抗团簇的聚集和进一步延迟失活至关重要。

3）提出了反应中间体的加氢和偶联阶段来解释具有内部空位的Au₂₄催化剂上CO₂与H₂反应的潜在反应途径。

Cai et al.，Structural RelaxationEnabled by Internal Vacancy Available in a 24-atom Gold Cluster ReinforcesCatalytic Reactivity. J. Am. Chem. Soc. 2020.

DOI: 10.1021/jacs.9b07761

https://doi.org/10.1021/jacs.9b07761

9. JACS：传质条件下金电极的CO₂还原和HER

化石能源的大量使用造成了温室气体的大量排放和积累。因此，科学家们一直积极探索清洁能源以缓解环境和能源问题。其中，二氧化碳电还原被视为极具潜力的可再生能源方式。水相不可避免的析氢反应极大限制了二氧化碳电还原的能量利用率，使得二氧化碳电还原的商业化应用仍极具挑战。很多研究致力于探索催化剂表面的内在性能对于二氧化碳电还原和析氢反应的选择性，而忽略了各种反应活性物质（如CO2，HCO3-， OH-，和H+）的局部浓度对于这两种反应的影响。为了进一步研究，莱顿大学Marc T.M. Koper组利用旋转圆盘环电极定量研究了在0.1M（PH=6.8)碳酸氢盐电解液中金电极表面传质过程对于这两种反应的影响。
 
本文要点：
1）增加传质过程能够有效增加一氧化碳的法拉第效率(67% to 83%)；
2）高旋转环圆盘转速下（高传质过程）二氧化碳还原速率并没有提高，而是抑制了作为二氧化碳竞争反应的析氢反应，从而造成了一氧化碳法拉第效率的提高；
3）在0.1M碳酸氢盐溶液中，析氢反应来源于水还原反应；
4）碱性溶液中，PH越高，来源于水还原反应的析氢反应速率越高；
5）在二氧化碳电还原反应中，利用旋转环圆盘电极能够有效控制电极表面的局部PH，转速越高，PH越小（接近6.7），来源于水还原的析氢反应速率越低，一氧化碳法拉第效率越高。

Akansha Goyal et al. Competition between CO₂ reductionand hydrogen evolution on a gold electrode under well-defined mass transportconditions, JACS. 2020
DOI: 10.1021/jacs.9b10061
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b10061

10. JACS：蛋白质和聚合物载体共工程化来实现蛋白质直接胞浆递送

纳米载体介导的蛋白递送是一种很有前途的基础研究和治疗应用策略。然而，目前用于进入细胞的平台的有效性受到所递送蛋白质货物的内体包埋的限制，伴随而来的是进入胞浆和包括细胞核在内的其他细胞器的效率低下。在此，马萨诸塞大学阿默斯特分校Vincent M.Rotello等人报告了一个强大的、多功能的聚合蛋白纳米复合物（PPNC）平台，能够有效地(≥90%)将蛋白质输送到胞浆。

本文要点：

1）合成了一个具有不同分子量的胍基功能化poly(oxanorborneneimide) (PONI)均聚物，以稳定和递送具有末端寡谷氨酸“E-标签”的工程蛋白。

2）利用流式细胞术测定E标记的绿色荧光蛋白(GFP-E20)形成的组合体，确定了聚合物长度对总体传递效率的影响，其中27K和60K Mw聚合物的效果最好。

3）用成像流式细胞术对PPNC将GFP-E20输送到胞浆的能力进行了定量，其中60K Mw的PONI聚合物的效率显著提高(超过90%)。

4）该方法的通用性通过多个E标签蛋白的传递得到证明，这些蛋白包括二聚体荧光蛋白(tdTomato-E10)和具有催化活性的核酸内切酶(Cre重组酶，Cre-E10)等，其在递送过程中保持了核酸酶能力。

YiWeiLee, et al. Direct Cytosolic Delivery of Proteins Through Co-Engineering ofProteins and Polymeric Delivery Vehicles, J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI:10.1021/jacs.9b12759

https://doi.org/10.1021/jacs.9b12759