1. JACS：Ir催化硅烷化反应机理研究

 [Ir(cod)(OMe)]₂在催化芳烃和芳香烃的C-H键硅烷化反应中展现了非常好的活性，但是目前没有实验相关的机理相关研究。加州大学伯克利分校John F. Hartwig等对这种反应过程中的反应机理进行探究，结果显示反应中的过渡态为Ir(SiMe(OTMS)₂)₂(H)(L)，其中L表示芳烃物种。从该反应中分离得到Ir的二硅烷氢化物分子中间体，并研究其与芳烃的反应情况。

本文要点：

1）分离得到反应的催化剂中间体物种，并表征了其结构。动力学研究结果显示，反应中的决速步骤随着芳烃的缺电子情况而变化，计算化学结果显示催化剂的高反应活性源自于过渡态中催化剂中硅烷配体的数目随着反应物的位阻作用发生变化。

2）反应机理。催化剂的二硅烷中间体和芳基底物上的C-H键反应，切断C-H键，随后Ir上的Ar和[Si]从催化剂上离去，通过还原消除过程生成对应的Ar-[Si]。随后两分子原料H-[Si]分子加成到Ir催化剂上，并生成H₂，同时形成双[Si]配合的Ir催化剂。其中对于富电子的芳烃体系，活化芳烃的C-H键是反应的决速步骤；对于缺电子的芳烃体系，还原消除步骤生成对应的Ar-[Si]产物是反应决速步骤。

Caleb Karmel, et al. Mechanism of the Iridium-Catalyzed Silylation of Aromatic C–H Bonds，J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI：10.1021/jacs.0c03301

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03301

2. JACS：低温中硼和苯的异构反应/光反应

复旦大学周鸣飞等通过rix分离红外光谱学（matrix isolation infrared spectroscopy）方法对硼和苯在固体氖中的反应进行表征，通过同位素表征和量子化学计算方法进行研究。反应通过硼原子与苯的加成反应进行，通过生成η²-(1, 4)π加合物进行。该反应中通过C-C键插入反应生成borepinyl自由基。该自由基在煅烧过程中同样可以形成。η²-(1, 4)π加合物在光的作用中发生异构作用生成无先例的borole物种取代的乙烯基自由基，该过程通过开环和重排反应生成的产物中含有抗芳香型borole组分。

本文要点：

1）通过1064 nm的Nd:YAG激光中的FTIR进行测试反应变化过程。硼原子和苯分子在过量的氖中共同沉积在CsI上，反应温度为4 K。在同位素反应中，使用¹³C₆H₆、C₆D₆作为反应物。通过红外检测反应进行情况。

2）反应结果显示，苯分子和硼反应首先生成η²-(1, 4) π加合物和C-C键插入borepinal自由基物种，随后在UV光照作用中异构化为1-乙炔基-2-二氢-1H- borole自由基物种。该反应中生成的borepinal自由基和borole衍生物说明了苯环打开，并发生了重排反应。这个研究结果对通过苯的开环/重排反应生成硼化物给出了新方法。

Jiwen Jian, et al. Boron-Mediated Carbon-Carbon Bond Cleavage and Rearrangement of Benzene Forming the Borepinyl Radical and Borole Derivatives，J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c02131

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02131

3. JACS：具有超高质子选择性的磺化亚1纳米金属-有机骨架通道

生物质子通道是一种亚1纳米的蛋白质孔，与其他离子相比具有超高的质子(H+)选择性。受生物质子通道的启发，开发具有生物级选择性的人造质子通道对分离科学具有基础性意义。

有鉴于此，澳大利亚莫纳什大学王焕庭教授，Huacheng Zhang报道了由磺化金属有机骨架(MOF)，UIO-66-X，X=SAG，NH-SAG，(NH-SAG)₂（SAG：磺酸基团）合成的质子通道，它们具有亚1纳米窗口和模拟天然质子通道的高密度磺酸基团。

本文要点：

1）研究人员通过将锆基MOF（UiO66，UIO66-NH₂，UIO66-(NH₂)₂）原位生长到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纳米通道中，然后用磺乙酸(SAA)进行后改性，制备了亚纳米MOF通道。

2）用于离子筛选的埃尺寸窗口和用于质子跳跃的纳米限制磺酸基团的磺化UIO-66衍生物MOF通道的离子电导顺序为：H⁺>>K⁺>Na⁺>Li⁺，磺化的UIO-66衍生物通道比未磺化的UIO-66通道具有更高的质子选择性。特别是，UIO-66-(NH-SAG)₂通道具有超高的质子选择性，H⁺/Li⁺高达100，H⁺/Na⁺为80，H⁺/K⁺为70，分别是UIO-66-NH-SAG通道的3倍和UIO-66@SAG通道的15倍。

3）磺化的亚1纳米MOF通道具有超高的质子选择性，这主要归功于窄的窗口-腔孔结构，用纳米受限的高密度磺酸基团官能化，促进了质子的快速传输，同时排除了其他阳离子。

这项工作为开发选择性离子传导和高效离子分离的功能性MOF通道开辟了一条途径。

Xingya Li, et al, Sulfonated Sub-1-Nanometer Metal-Organic Framework Channels with Ultrahigh Proton Selectivity, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c03554

https://doi.org/10.1021/jacs.0c03554

4. JACS：阴阳离子多级MOF材料合成

有机金属框架化合物、多孔共价笼材料由于其广泛可调的现象得到了广泛的关注，但是合成多种功能的材料具有一定难度，比如合成多种配体、多种金属的工作很少见，并且这种合成工作中需要后处理或者复杂的配体。特拉华大学Eric D. Bloch等展示了一种制备方法，通过多孔盐控制合成得到多功能MOF材料。特别的，工作中通过多孔阴阳离子分子之间引力得到多功能MOF材料。通过这种方法得到的多孔盐MOF材料具有笼材料本征光谱信号，并且具有增强的气体吸附性能。该方法能应用在广泛的多孔离子中，为合成新型多孔MOF材料提供了新方法。

本文要点：

材料合成方法。在稳定性较高的[Zr₁₂(μ₃-O)₄(μ₂-OH)₁₂(Cp)₁₂(Me₂-bdc)₆]⁴⁺笼中通过阴阳离子相互作用将[Cu₂₄(SO₃-bdc)₂₄]^24–组装到笼中，形成[Zr₁₂(μ₃-O)₄(μ₂-OH)₁₂(Cp)₁₂(Me₂-bdc)₆]₆[Cu₂₄(SO₃-bdc)₂₄]。这种材料中具有更大的比表面积。

Eric J. Gosselin, et al. A Charged Coordination Cage-Based Porous Salt, J Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c02806

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02806

5. JACS: 分析纳米蛋白冠的结合功能和结构组织

静脉注射后，血液蛋白质吸附到纳米颗粒的表面上，形成蛋白冠（protein corona）。尽管在过去30年中对蛋白冠进行了大量研究，但只有少数研究了血清吸附蛋白的结构和结合功能。此外，蛋白质是否可以与其靶受体结合仍不清楚。这会影响蛋白冠如何介导细胞与组织的相互作用。于此，加拿大多伦多大学Warren C. W. Chan等人使用免疫测定方法研究了蛋白冠的功能和结构组织。

本文要点：

1）研究发现，只有27％的吸附蛋白可以与目标蛋白结合。这是因为蛋白冠结构不是单层的，而是彼此结合的蛋白质的组装体。

2）研究进一步证明了可以通过改变装配体中蛋白质的组织来控制蛋白质的结合功能。表明操纵蛋白冠蛋白成分和组装可以影响它们与培养中的巨噬细胞的相互作用。

这项研究为纳米材料上的蛋白冠提供了详细的功能和结构见解，并提供了一种新的策略来操纵它以控制与生物系统的相互作用。

Yuwei Zhang, et al. An Analysis of the Binding Function and Structural Organization of the Protein Corona. Journal of the American Chemical Society 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c01853

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01853

6. JACS：硫卤化铅纳米晶体

意大利理工学院Liberato Manna，Ivan Infante，Mauro Gemmi，安特卫普大学Sara Bals，意大利IC-CNR的Anna Moliterni等人报道了一系列表面活性剂稳定的纳米硫卤化铅的胶体合成。该工作主要集中在Pb₄S₃Br₂，一种迄今未知的卤化卤化物相，不属于环境压力PbS–PbBr₂相图。

本文要点：

1）Pb₄S₃Br₂纳米晶体具有非常窄的尺寸分布（尺寸分散低至5％），良好的尺寸可调性（从7到〜30 nm），间接带隙，光电导性（响应度= 4±1 mA/W）和在空气中可稳定保存数月。

2) 通过结合来自单个纳米晶体的3D电子衍射和电子断层扫描，X射线粉末衍射和密度泛函理论计算的信息，为这种新材料提出了一种晶体结构。这种结构与最近发现的高压卤化卤化物Pb₄S₃I₂相紧密相关，并将该合成方案扩展到Pb₄S₃I₂胶体纳米晶体，其结构与已公开的相匹配。

3）最后，还可以制备Pb₃S₂Cl₂纳米晶体，与最近报道的Pb₃Se₂Br₂本体相的结构类似。值得注意的是，可以通过湿化学方法在纳米级制备一个高压结构（对于Pb₄S₃I₂）和两个尚未报道的亚稳态结构（对于Pb₄S₃Br₂和Pb₃S₂Cl₂）。这突出了胶体化学在发现新材料中的重要作用，并促使人们进一步探索金属卤化物纳米晶体。

Stefano Toso et al. Nanocrystals of Lead Chalcohalides: A Series of Kinetically Trapped Metastable Nanostructures, J. Am. Chem. Soc. 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c03577

https://doi.org/10.1021/jacs.0c03577

7. JACS：丙烯酸酯和芳基碘化物的氢化芳基化反应

Scripps研究所Keary M. Engle等对Pd催化丙烯酸酯、丙烯酰胺的α-位点的氢芳基化反应合成方法进行报道，在优化了反应条件后，这个反应对大量范围的底物（包括对碱敏感的官能团底物、烯醇化的羰基官能团）。作者对该反应的机理进行了充分研究，结果显示反应中通过中间体[Pd^II(Ar)(H)]实现了非常高的反应选择性，反应中经历氢插入到α，β-不饱和羰基分子的β位点。

本文要点：

1）催化反应优化。反应通过α，β-不饱和羰基分子和芳基碘化物作为原料，2.5 % Pd₂(dba)₃和20 %P(4-F-C₆H₄)₃配体作为催化体系，加入2倍量K₃PO₄，1.5倍量TMA·HCO₂，在80 ℃的二氧六环中反应。

2）反应机理研究。芳基碘化物通过切断碳卤键氧化加成Pd⁰·L_n催化剂上随后在HCO₂^-取代I^-，加成到Pd催化剂上，随后HCO₂上消除CO₂并原位形成Pd-H键。随后α，β-不饱和羰基化合物上的烯烃键通过取代一个P(4-F-C₆H₄)₃配体加成到Pd上，Pd-H上的氢迁移到烯烃官能团上，打开双键。进而Pd和羰基的邻位α-C成键，随后Pd上的芳基官能团和羰基中间体发生还原消除生成目标产物。催化剂得以循环进行下一步循环反应。

Alena M. Vasquez, et al. Catalytic α-Hydroarylation of Acrylates and Acrylamides via an Interrupted Hydrodehalogenation Reaction，J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI：10.1021/jacs.0c03040

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03040

8. JACS：光催化去芳化生成螺环产物 

埃默里大学Nathan T. Jui等开发了一种光催化苯衍生物分子的去芳基化生成螺环产物的反应。作者通过有机光催化剂和有机胺还原剂配合，通过还原自由基极性交叉反应过程，实现了在还原芳基碘化物的同时引发自由基环化反应。随后生成阳离子并生成螺环己二烯产物。这种光催化反应过程在室温中进行，在MeCN等溶剂中反应的同时无需贵金属催化剂或者生成大量副产物。

本文要点：

反应实施和优化。选择氰基芳烃（3DPAFIPN）作为光催化剂，3倍量ⁱPr₂Net作为碱，溶剂选择H₂O/MeCN（1：1），光源选择15 W 蓝光LED灯。该反应能够对多种芳烃/杂芳烃有中等到较高的收率。反应中芳环发生氢化去芳化过程，并和消除碳卤化学键的芳基成键，生成螺环产物。该反应成功的应用在合成螺二氢吲哚中，并且反应的产率达到95 %，光反应后经过Pd/C催化H₂还原，并和联苯胺生成酰胺螺二氢吲哚（产率82 %）。

Autumn R. Flynn, et al. Hydroarylation of Arenes via Reductive Radical-Polar Crossover，J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI：10.1021/jacs.0c03926

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03926

9. Nature Commun.: 解密！量子点电致发光中激子产生的过程

胶体纳米晶的电致发光有望成为新一代高性能且可溶液处理的发光二极管。但是，激子如何在单个纳米晶中电生成仍然没有答案。近日，浙江大学Yizheng Jin等人揭示了纳米晶电致发光器件中连续电子空穴注入产生激子的纳米机制。

本文要点：

1）为了解释相应的基本过程，开发了电泵单纳米晶体光谱学。

2）虽然空穴注入到中性量子点通常被认为是低效的，但研究发现发现，量子点的中间带负电荷状态会触发局限增强的库仑相互作用，从而同时加速空穴注入并阻碍过多的电子注入。

3）该发现为纳米晶电致发光器件中电荷平衡的增强提供了一种通用的机制。

Yunzhou Deng, et al. Deciphering exciton-generation processes in quantum-dot electroluminescence. Nat. Commun. 2020.

DOI:10.1038/s41467-020-15944-z

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15944-z

10. AEM综述：用于新型储能电池的复合聚合物电解质的研究进展

传统的锂离子电池已经接近了其容量和能量密度的极限。要想在未来实现高能量密度的储能器件的广泛应用，使用金属锂代替传统负极是一个十分有前途的发展方向。然而，金属锂负极在液态电化学体系中会生长枝晶并且诱发安全隐患，只有使用固态电解质才能坚固安全和高比能这两个储能要求。具有不同组分的复合聚合物电解质将高离子电导率、高机械强度、低界面阻抗等优势结合到了一起，因而被视为最具前景的固态电解质体系。在本综述中，郑州大学付永柱教授对复合聚合物电解质的相关概念以及近年来的研究进展进行了总结概括。

本文要点：

1) 文章首先介绍了复合聚合物电解质的一些基本概念，比如其离子传输机制、通用的分析手段、表征方法以及常见的制备方法。从离子传导机制来看，复合聚合物电解质最广为接受的机制是锂离子在聚合物链或链段之间从一个位置向另外一个位置进行跳跃转移。其中锂盐的解离程度、聚合物链上的配位位点等对其离子电导率有着显著影响。

2) 文章根据复合聚合物电解质的组分不同对其进行了分类和详细讨论。从添加剂的种类上来说，复合聚合物电解质可以分为带有增塑剂的聚合物基质、含有惰性陶瓷的聚合物基质和含有无机快离子导体的聚合物基质三大类。其中又可以根据聚合物基质的特点分为PEO型、PVDF型、PMMA型、PAN型和PVDF-HFP型等几种。

3) 作者还介绍了复合聚合物电解质在钠电池、钾电池等新型储能体系中的研究进展。文章最后对该领域的发展进行了展望。作者认为尽管复合聚合物电解质的发展备受瞩目，但是目前仍然存在很多亟待解决的问题。一方面，复合聚合物电解质的发展需要开发具有可控结构、形貌和组分的电解质体系；另一方面，新型的化学和材料观点需要被引入到该领域中并与理论计算、大数据筛选等学科相结合。

Shuai Tang et al, Advances in Composite Polymer Electrolytes for Lithium Batteries and Beyond, Advanced Energy Materials, 2020

DOI: 10.1002/aenm.202000802

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202000802

11. AFM: 二维MXene纳米材料光热转换的研究进展:合成、机理和应用

自2011年被首次发现以来，二维过渡金属碳化物/氮化物（MXene，M_n+1X_nT_x（n=1、2或3））材料因其独特的平面结构，化学多样性和出色的理化特性而受到广泛关注。近年来，MXenes因其优异的电磁波吸收能力和局域表面等离子体共振效应而表现出优异的光热转换性能。光热转换是一种利用太阳能的有效方法，它可以将太阳能转换为热能，从而使MXenes可以应用于太阳能蒸汽产生和生物医学等各个领域。然而，到目前为止，对MXenes的光热转换功能的关注很少。

有鉴于此，华南师范大学李来胜教授和王静副研究员等人，综述了近年来MXenes光热转换的研究进展，对其光热转化机理和应用作了较全面的总结。

本文要点：

1）首先，简要介绍了MXenes及其纳米复合材料的合成策略，包括刻蚀和剥离、表面改性以及杂化，然后介绍了三种不同的光热转换原理，对Mxenes的光热转换机理进行了讨论，最重要的是，对MXenes光热应用的最新进展进行了总结，主要包括太阳能海水淡化、可穿戴器件、太阳能光热电极、生物医学应用、智能水凝胶和光致驱动器。最后，分析了MXene光热材料面临的挑战和未来的发展机遇。

2）MXenes是通过选择性蚀刻相应的MAX相中的A原子获得的二维层状材料。M-A键具有较高的化学活性，因此比M-X键更容易断裂。蚀刻后的MXenes主要通过氢键或范德华力连接，通常称为多层MXene（m-MXene）。经剥离后，m-MXene层间相互作用被削弱，形成具有单层或几层类似于石墨烯结构的二维超薄纳米片，称为分层MXene（d-MXene）。

3）光热MXenes的研究尚处于起步阶段，其机理尚不完全清楚。研究表明，MXenes的光热转换机理主要归因于其优异的电磁干扰屏蔽效应和LSPR效应，能够有效吸收太阳能并将其转换为热能存储并利用。

Dingxin Xu et al. Insights into the Photothermal Conversion of 2D MXene Nanomaterials: Synthesis, Mechanism, and Applications. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202000712

https://doi.org/10.1002/adfm.202000712