1. Chem. Soc. Rev.: 纳米级红外和拉曼化学成像与光谱的应用进展
拉曼和红外（IR）光谱仪可测量分子振动和声子，从而提供有关样品化学成分，分子构象和化学结构的丰富信息。然而，这两种方法基于不同的物理机制来探测振动状态：红外光谱通过电偶极相互作用来测量光的吸收，拉曼光谱通过样品偏振度张量来测量非弹性散射光。通常，红外光谱对特定化学基团上的振动模式（通常具有强偶极子）更敏感，而拉曼光谱对涉及多个原子的集体振动模式（通常具有大的极化率）更敏感。纳米技术的出现，以及在纳米尺度上理解化学成分的需要，加速了红外和拉曼光谱与扫描探针法的结合，产生了新的纳米光谱表征技术。
有鉴于此，德州农工大学的Dmitry Kurouski、法国巴黎萨克雷大学的Alexandre Dazzi教授、瑞士联邦理工学院的Renato Zenobi教授和美国国家标准与技术研究院的Andrea Centrone等人，综述了两种方法，即光热诱导共振（PTIR）（也称为AFM-IR）和尖端增强拉曼光谱（TERS）。总结了AFM-IR和TERS的基本原理以及它们最近的关键应用进展。讨论了目前在材料科学、纳米技术、生物学、医学、地质学、光学、催化、艺术保护等领域的最新应用。
本文要点：
1）重点介绍了这两种技术之间的主要差异，互补性和可能的协同应用领域。总结了TERS和AFM-IR的典型特征。这两种技术之间的主要区别在于采样深度的范围。虽然TERS信号通常是从样品的顶部几纳米产生的，但AFM-IR的采样深度可以达到几毫米。这个单一的特性可能是迄今为止AFM-IR之间有限的应用空间重叠的主要驱动力。IR和TERS以及所需的空间分辨率可以用作选择最适合给定应用方法的第一判别方法。
2）尽管TERS和AFM-IR都利用扫描探针平台来克服光衍射极限，但它们是在不同的研究重点和独特的物理机制的推动下独立发展的。然而，这两种技术的快速创新已经使一些测量性能指标远远超出了最初的预期，从而为协同TERS和AFM-IR表征开辟了新机遇。
3）比较AFM-IR和TERS的最新应用表明，至少在二维材料的表征和生物分子构象的表征两个领域，可以受益于这两种技术的光谱互补性。此外，最近在水环境中同时使用AFM-IR和TERS进行的开创性工作突显了另一个重叠的新兴领域，但是，这需要进一步的技术进步来促进其广泛应用。鉴于活跃的TERS和AFM-IR研究，相信探针制造、激光和理论方面的创新将有助于进一步提高这些技术的信噪比和通量，从而在更极端和多样化的环境中实现新的应用。
Dmitry Kurouski et al. Infrared and Raman chemical imaging and spectroscopy at the nanoscale. Chem. Soc. Rev., 2020.
DOI: 10.1039/C8CS00916C
https://doi.org/10.1039/C8CS00916C
2. Chem. Soc. Rev.: 用于资源经济合成的3d金属电催化研究进展
在过去的几十年里，在经济和环境效益方面，分子组装的可持续战略的发展受到了极大的关注。1991年，Trost提出了原子经济的概念，并强调了过渡金属催化对于实现这一目标的价值。之后，Anastas和Warner在1998年提出了绿色化学的12条原则，为尽量减少化学合成的环境足迹提供了指导。相比之下，资源经济旨在为设计完全可持续的分子合成方法提供基础。这些原理在相应技术的发展中得到了体现。考虑到两种有机反应物具有相应的反应基团的转化，发展了交叉偶联催化。C-H活化可以使用功能化程度更低起始材料。金属光催化提供了从太阳能驱动催化过程的潜力，这最终是通过金属电催化实现的，而最近又通过与贱金属催化剂的显著协同作用获得了较大的进展。在这方面，金属电催化已经成为实现选择性化学合成的有效策略。
有鉴于此，德国哥廷根大学Lutz Ackermann教授等人，综述了通过结合地球上丰富的3d金属催化和电氧化来实现理想的资源经济的分子合成的最新进展。
本文要点：
1）近年来，由于对分子合成可持续策略的需求不断增长，分子合成领域的资源经济获得了巨大的发展。电化学与3d金属催化相结合，使复杂有机分子在极其温和的反应条件下，以可持续的方式构建具有挑战性的C-C和C–杂原子键。金属电催化利用电氧化/还原代替反应性化学氧化还原试剂，从而防止了不希望的副产品形成。特别是，来自可再生能源的电力，例如太阳能和风能，具有实现理想步骤和氧化还原经济的独特潜力。
2）通过三个关键的案例研究，突出了分子合成中可持续电化学3d金属催化的潜力。因此，在电化学条件下锰催化剂对烯烃双官能化的最新进展为合成有意义的病毒双官能化产物的合成奠定了基础。电化学镍催化的交叉偶联在环境反应条件下进行，以形成C–N，C–S和C–P键。值得注意的是，3d金属电化学与C–H活化的结合，通过使用电作为绿色氧化剂，并产生了分子氢作为唯一的副产物，从而实现了出色的氧化剂经济性。
3）使用3d金属催化剂（例如钴，铜，镍，铁和锰）的金属电催化在温和的反应条件下进行，并具有广泛的底物范围。这些金属电化学催化的C–H活化通常在绿色反应介质中进行，从而确保了高水平的可持续性。与贵金属电催化形成鲜明对比的是，大多数3d金属电催化有机合成可以在用户友好的电化学电池设置中完成。同样，如果使用镍电极，则可以方便地在镍离子催化剂上进行涉及金属催化剂阴极还原的电化学交叉偶联。
总之，鉴于3d金属电化学催化在资源经济方面的独特特征，在对映选择性转变，双重金属电化学催化以及电催化C–C和C–杂原子活化等研究领域中有望取得进一步的进展。
Parthasarathy Gandeepan et al. 3d metallaelectrocatalysis for resource economical syntheses. Chem. Soc. Rev., 2020.
DOI: 10.1039/D0CS00149J
https://doi.org/10.1039/D0CS00149J
3. Chem. Soc. Rev.：用于二氧化碳捕获和转化的多孔材料
需要采取适当措施以遏制大气中CO2浓度不断升高，包括通过碳捕获技术减少发电厂等固定点源的CO2排放，并随后利用光和电催化途径将捕获的二氧化碳转化为无污染的清洁燃料/化学品。多孔材料在碳捕获方面引起了极大的关注，在最近的几年中，其在CO2捕获和转化方面的设计和实现方面取得了重大进展。
有鉴于此，纽卡斯尔大学Gurwinder Singh，Ajayan Vinu总结了主要的多孔吸附剂，如MOFs、沸石、POPs、多孔炭和用于CO2捕获和转化的介孔材料的新趋势。并从材料的角度出发，对材料的孔隙率及其功能化进行了全面的综述。
本文要点：
1）作者阐明了用于CO2捕集的微孔材料的可调孔结构和低压CO2捕集的表面化学操作。并简要介绍了高压下捕获CO2的介孔材料的适用范围。
2）作者总结了利用多孔材料进行碳捕集与储存（CCS）的最新进展，以及材料的物理化学性质和结构性质对多孔材料CO2捕集性能的影响。提供了碳捕获和转化方面的一些精选研究案例和突出的新趋势，并特别侧重于吸附剂材料。
3）作者根据多孔材料的孔隙性、表面积和其他控制其催化活性和选择性的功能特性，讨论了多孔材料作为CO2转化多相催化剂的可能性。
4）最后总结了该领域的主要挑战、多孔材料发展的当前趋势和关键挑战，以及未来的研究方向，并结合可能的解决方案实现了多孔材料在CO2捕获和转化中的应用。
Gurwinder Singh, et al, Emerging trends in porous materials for CO2 capture and conversion, Chem. Soc. Rev., 2020
DOI: 10.1039/d0cs00075b
https://doi.org/10.1039/D0CS00075B
4. Acc. Chem. Res.：利用多功能配合聚合物包覆以调控生物-纳米界面
在过去的30年里， 纳米颗粒被广泛作为诊断的工具来研究各种生物系统。已有研究证明纳米粒子探针能够在单分子水平上研究细胞过程，这些研究也为理解生物学的基本问题和改善疾病的治疗提供了新的策略。目前，大量的纳米颗粒被设计用于体内外的生物传感、成像和诊断。其中一些纳米颗粒平台也正处于临床实验阶段，甚至已获得FDA的批准认可。
尽管如此，纳米颗粒的生物学领域的应用仍然面临着诸多的障碍和挑战，如稳定性差，与血清蛋白之间的非特异性相互作用以及靶向效率低和细胞毒性等问题。而所有的这些问题都和纳米粒子表面的包覆材料相关。佛罗里达州立大学Hedi Mattoussi总结介绍了近年来该团队在开发多功能聚合物配体以调整纳米粒子的表面性质和促进其在生物学中的应用方面所取得的进展。
本文要点：
1）作者首先详细介绍了包覆策略的优点和配体设计中的关键参数；随后对将多配位聚合物作为包覆层以优化量子点(QDs)、金纳米颗粒(AuNPs)和磁性纳米颗粒(MNPs)的生物学行为的研究进行了阐述，重点包括：（1）如何提高材料在生物条件下的胶体稳定性；（2）如何设计高度致密的包覆层而不影响其胶体稳定性；（3）如何对纳米粒子进行表面功能化以实现与目标生物分子的结合。
2）与此同时，作者也总结了应用于聚合物对纳米颗粒进行包覆的偶联方法，重点介绍了金属-组氨酸自组装和点击化学相关的策略；最后，作者对聚合物包覆的纳米颗粒在生物传感领域中的应用进行了介绍。
Wentao Wang. et al. Engineering the Bio−Nano Interface Using a Multifunctional Coordinating Polymer Coating. Accounts of Chemical Research. 2020
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00641
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00641
5. Joule：表面控制定向生长，高效锡基钙钛矿太阳能电池
锡基钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其低毒性，窄带隙和高载流子迁移率而备受关注。锡基钙钛矿是制备高效无铅钙钛矿太阳能电池（PSC）的有希望材料。然而，具有不利的缺陷和粗糙的形态的锡基钙钛矿膜的不良结晶仍然是实现高功率转换效率的最大挑战。为了实现锡基PSC的更高效率和稳定性，需要深入了解结晶过程并对其进行精确控制，以进一步提高锡基钙钛矿的晶体质量。上海交通大学的韩礼元，Xudong Yang等人揭示了FASnI3钙钛矿薄膜的表面受控生长，然后通过使用定制的五氟苯氧基乙氧基碘化铵（FOEI）降低溶液-空气表面的表面能来精确控制结晶过程。
本文要点：
1）研究人员揭示了FASnI3钙钛矿的结晶受溶液-空气表面的控制。通过在钙钛矿前体溶液中使用五氟苯氧基乙氧基碘化铵（FOEI）作为添加剂，可以降低溶液空气表面的表面能。
2）该策略使得FASnI3-FOEI膜具有较低缺陷密度和更长电荷载流子寿命的高度取向和光滑的。锡基PSC的认证效率为10.16％。这项工作提出了一种高效的无铅PSC的有效策略。
Xiangyue Meng et al. Surface-Controlled Oriented Growth of FASnI3 Crystals for Efficient Lead-free Perovskite Solar Cells，Joule, 2020.
DOI: 10.1016/j.joule.2020.03.007.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.007
6. Angew：多孔材料中的碳点：提高性能的主-客体协同作用
碳点(CD)是一类新兴的碳纳米材料，由于其在防伪、传感、生物成像、光电子和能源等领域的广泛应用，引起了广泛的关注。从主客体组装的概念来看，将CDs固定在多孔材料中是避免CDs在固态下聚集的有效策略，特别是主客体的协同效应结合了CDs和多孔材料（PMs）的优点，为复合材料提供了良好的余辉和可调谐发射性能，并优化了其光学、催化和储能性能。有鉴于此，吉林大学李激扬教授，于吉红院士综述了CDs@PMs的最新研究进展。
本文要点：
1）作者介绍了CDs@PMs复合材料在以下几个方面的最新研究进展：基于不同PM的复合材料的合成策略和发光性能，多孔基质在限制效应、稳定效应和主客体体系的能量/电子传递方面的作用，以及在光学、催化和储能方面的新兴应用。
2）作者最后提出了发展这类复合材料的挑战和前景，以及未来可能的策略和研究方向。
Jiyang Li, et al, Carbon Dots in Porous Materials: Host-Guest Synergy for Enhanced Performance, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202006545
https://doi.org/10.1002/anie.202006545
7. Angew：CuPd纳米颗粒作为电化学烯丙基烷基化的鲁棒催化剂
电化学合成利用电能引发氧化还原反应，在绿色化学条件下具有促进合成反应的潜力。温和的电化学氧化还原条件也使鉴定活性中间体用于研究反应机理成为可能。目前的电化学合成需要催化剂的存在，而这些催化剂是溶解在反应溶液中的金属盐，很难分离/回收。此外，存在于反应溶液中的电解质和溶剂通常有毒且昂贵，因此，不适合作为绿色化学反应的试剂。
有鉴于此，布朗大学Chao Yu，Paul Williard，孙守恒教授报道了一种高效的CuPd纳米颗粒（NP）催化剂（沉积在碳载体上的3 nm CuPd NPs），用于在室温下在水/异丙醇（v/v 1/1）和0.2 M KHCO3溶液中催化电化学烯丙基烷基化。
本文要点：
1）该电化学合成是在空气中进行的，在一个三电极电池中进行，电池周围有一个加热罩，用于测试室温以上的反应。采用碳棒作为对电极。将Ag/AgCl浸泡在2 M KHCO3的水/异丙醇(v/v1/1)溶液中(盐桥)，作为参比电极(RE)。以1 cm×2 cm的碳纸作为工作电极(WE)。为了制备WE，将20 mg纳米颗粒沉积在20毫克凯金碳上，将其与聚偏氟乙烯和几滴N-甲基-2-吡咯烷酮混合，并将含有约1 mg纳米颗粒的复合材料粘贴在碳纸上，在35 ℃的真空下干燥过夜，以去除多余的纳米颗粒。反应溶液为20 mL水/异丙醇（v/v1/1）0.2 M KHCO3溶液。
2）Pd的催化作用依赖于Pd/Cu组成，Pd/Cu比值接近1的CuPd纳米颗粒是烷基卤化物和烯丙基卤化物选择性交叉偶联生成C-C烃的最有效催化剂，产率可达99%。
这种NP催化的电化学烯丙烷基化反应扩大了交叉偶联反应的合成范围，并可进一步扩展到其他有机反应体系以开发绿色化学电合成方法。
Zhouyang Yin, et al, CuPd Nanoparticles as a Robust Catalyst for Electrochemical Allylic Alkylation, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202006293
https://doi.org/10.1002/anie.202006293
8. Angew：阳离子低聚物作为直接合成硅铝酸盐ITH沸石的有机模板
尽管有关铝硅酸盐沸石的合成已经取得了很大的研究进展，但是仍然有许多不能以铝硅酸盐形式制备的沸石，比如ITH沸石。目前直接合成铝硅酸盐ITH仍然具有挑战性。
有鉴于此，浙江大学Qinming Wu，肖丰收教授，上海科技大学马延航研究员，瓦伦西亚理工大学Avelino Corma，德国巴斯夫Andrei-Nicolae Parvulescu首次报道了使用简单的阳离子低聚物作为有机模板，成功合成硅铝酸盐ITH沸石。
本文要点：
1）研究发现，阳离子低聚物与铝物种具有很强的络合能力，并且具有与传统有机模板相似的ITH结构的结构导向能力。
2）理化分析表明，硅铝酸盐ITH沸石具有很高的结晶度，纳米片状晶体形态，较大的表面积，完全四配位的Al物种和丰富的酸性位点。
3）甲醇制丙烯（MTP）测试表明，与商用ZSM-5相比，Al-ITH沸石对丙烯的选择性更高，寿命更长。FCC测试表明，Al-ITH沸石作为提高丙烯和丁烯选择性的形状选择性FCC添加剂的良好选择。
Feng-shou Xiao, et al, Cationic Oligomer as an Organic Template for Direct Synthesis of Aluminosilicate ITH Zeolite, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202003282
https://doi.org/10.1002/anie.202003282
9. Angew：预载硫的双壳C@MoS2结构作为稳定锂金属负极的添加剂储层
锂枝晶的生长是锂金属负极(LMA)实际应用的主要障碍之一。有鉴于此，新加坡南洋理工大学楼雄文等人设计了一种基于分层MoS2包覆空心碳颗粒(C@MoS2/S)的硫预载空心纳米结构来对LMA进行改性。
本文要点：
1）C@MoS2中空纳米结构是重复电镀/剥离Li的良好支架。更重要的是，封装的硫可以在锂电镀/剥离过程中逐渐释放多硫化锂，这是一种有效的添加剂，可以促进嵌有晶体混合锂基组分的固体电解质中间相（SEI）层的形成。
2）随着循环过程的进行，初始形成的有效添加剂LiPSs逐渐释放到电解质中，促进富含LiF-Li2S-Li3N的SEI层的形成，其可以稳定金属锂与电解质的界面，从而稳定LMA。
3）这两个因素协同作用有效地抑制了锂枝晶的生长。改性后的LMA在1 mA cm-2的电流密度下循环500圈后仍显示出98％的高库仑效率（CE）。令人印象深刻的是，在更高的电流密度、更大的容量下也可以实现稳定的循环寿命。此外，基于C@MoS2/S-Cu负极的全电池可显著提高循环稳定性和倍率性能。令人印象深刻的是，在更高的电流密度下，更大的容量也可以实现稳定的循环寿命。此外，基于C@MoS2/S-Cu阳极的全电池可显着提高循环稳定性和倍率性能。该策略可能会为稳定LMA的功能性中空纳米结构创新设计提供一些启示。
Xiong-Wen Lou. Sulfur-Preloaded Double-shelled C@MoS2 Structures As an Additive Reservoir for Stable Lithium Metal Anodes. Angew. Chem. Int. Ed. 2020.
DOI: 10.1002/anie.202001989.
https://doi.org/10.1002/anie.202001989
10. Angew: 具有异常可逆形变的新型侧链液晶弹性体
液晶弹性体（LCE）已被作研究用于执行器和软机器人的刺激控制。这些应用的基础是LCE在液晶LC-各向同性相变时经历可逆形变的能力。将具有单轴排列的介晶（即单畴）的分子加热到各向同性相，其长度会收缩，宽度会变长，而冷却回LC相时会发生相反的变化。苏州大学Wei Zhang和舍布鲁克大学Yue Zhao等人报道了基于侧链液晶聚合物（SCLCP）的新型LCE的合成以及该聚合物独特性能的发现。
本文要点：
1）与已知的LCE相比，此LCE表现出惊人的异常形状变化。机械拉伸的单畴带材经历LC无序相变，带材的长度和宽度均在各向同性相中收缩，并且在LC相中均伸长。
2）这种热诱导的特殊行为是沿拉伸方向聚合物主链的弛豫与垂直于拉伸方向侧基无序介晶之间相互作用的结果。
这一发现指出了这种特殊类型LCE的潜在设计以及可能开发的应用。
Lu Yin, et al. A Novel Side‐Chain Liquid Crystal Elastomer Exhibiting Anomalous Reversible Shape Change, Angew., 2020
DOI: 10.1002/anie.202003904
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202003904
11. Angew：高度不稳定的类金属团簇Ag64(PnBu3)16Cl6的合成与表征
有机配体保护的金属纳米团簇是近年来的研究热点。近日，德国宾根大学Andreas Schnepf等首次报道了仅由磷配体和卤素保护的Ag64(PnBu3)16Cl6团簇的合成与表征。
本文要点：
1）作者在甲苯溶液中用LiBH（sec-Bu）3还原（nBu3P）AgCl前驱体高产率的得到了该类金属银团簇Ag64(PnBu3)16Cl6，该团簇的单晶为深红色，且对温度和光非常敏感。
2）Ag64(PnBu3)16Cl6团簇是最大的具有类金属结构特征的仅由氯和膦配体保护的银团簇；其银原子内核在结构上类似于密堆积的fcc和hcp结构。该团簇具有58电子闭壳层电子结构。
3）Ag64(PnBu3)16Cl6团簇可以由nBu3PAgCl为起始原料的经过简单的合成过程高产率的得到，在有机溶剂中具有良好的溶解性，并具有强的热和光敏感性，因此该团簇是银涂覆工艺的良好的起始材料。
Maximilian Diecke, et al. Synthesis and characterization of the highly unstable metalloid cluster Ag64(PnBu3)16Cl6. Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202006454
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202006454
12. AM：表面高价双金属位耦合致密NiSe2/CoSe2异质界面协同增强氧电催化
由于良好的电子传输、可调的电子结构和不同组分的协同效应，异质结构材料的可以提高电催化性能。虽然这些关联相对容易通过标准的实验方法获得，但人们对不同极化过电位下的界面结构和电子态的演化仍然知之甚少，特别是在OER过程中的强碱性和氧化条件下。此外，许多异质结构具有三维图案化特征，这使得传统的电子显微镜和X射线光谱技术很难对其进行表征。因此，需要更多的研究来揭示动态电压极化下的原子和电子界面构型，以及它们与可测量的电化学行为的关系，这对于理解界面的性质是极其重要的。
有鉴于此，天津大学韩晓鹏讲师，邓意达教授，胡文彬教授，伍伦贡大学侴术雷教授报道了一种界面工程设计，包括以原子紧密的方式创建具有可控界面密度的异质结。
本文要点：
1）研究人员选择具有高电子电导率和低晶格失配（不足5%）的NiSe2和CoSe2，作为模型，采用一种新的连续离子注入方法制备NiSe2/CoSe2-T异质结构纳米杂化（界面长度为几十纳米，低界面强度）和NiSe2/CoSe2-N（界面长度为纳米，高界面强度）异质结构纳米杂化材料。
2）EDS确定元素比为1：1：4，与理论值一致。HRTEM图像显示，NiSe2和CoSe2之间的亲密接触，平均晶粒尺寸约为7.0 nm。HAADF-STEM图像显示了NiSe2/CoSe2-N纳米杂化材料的多孔和粗糙表面。此外，XAS和XANES结果表明，与单相相比，Ni在NiSe2/CoSe2-N中发生了Ni的氧化和Co的还原。
3）一系列实验和理论分析表明，原子界面工程可以有效地调节NiSe2/CoSe2杂化材料中双金属中心的氧化还原活性，增强内硒化物与表面氧化物/氢氧化物之间的协同效应，从而优化与含氧物种的结合能，加速反应动力学。
4）合成的复合材料具有优异的可逆氧电催化性能，在半反应试验和可充电锌空气电池中具有低过电位、高效率和延长循环寿命的优异性能。
该研究深入地阐释了TMCs基异质界面的功能和结构演变，也为设计和开发其他一系列具有异质结构的先进材料奠定了基础。
Xuerong Zheng, et al, Identifying Dense NiSe2/CoSe2 Heterointerfaces Coupled with Surface High-Valence Bimetallic Sites for Synergistically Enhanced Oxygen Electrocatalysis, Adv. Mater. 2020
DOI：10.1002/adma.202000607
https://doi.org/10.1002/adma.202000607
