1. Nature Commun.：异相fcc-2H-fcc金纳米棒贵金属纳米材料的晶相异质结构在等离子体、催化等领域具有广泛的应用前景。然而，贵金属特殊晶相的合成仍然是一个巨大的挑战，这使得构建异相贵金属纳米结构变得困难。有鉴于此，香港城市大学张华教授，劳伦斯伯克利国家实验室郑海梅教授等人在温和的条件下，通过一锅湿化学法合成了具有精准结构的异相fcc-2H-fcc金纳米棒（fcc：面心立方；2H：紧密堆积的六边形，堆积顺序为“AB”）。1）像差校正的HAADF-STEM图像显示，制备的Au-NRs的晶相沿其长轴显示了不同类型的原子排列。Au NRs两端的选区快速傅立叶变换（FFT）花样与fcc相典型的[101]f区轴衍射花样匹配良好，具有(020)f和(11ˉ1)f面的衍射点。相比之下，Au NRs中间的选定区域FFT花样与2H相的特征[110]h区轴衍射一致，具有(1ˉ10)h和(002)h面的衍射点。两个不同的相之间存在清晰的界面，并且沿着[111]f/[001]的密排方向清晰显示了fcc-2H-fcc异相夹心结构的形成。2）单粒子实验和理论研究表明，与传统的面心立方金纳米棒相比，异相金纳米棒具有独特的光学性质。3）在常温条件下，异相金纳米棒对二氧化碳还原反应具有比fcc纳米棒更好的电催化活性。4）第一性原理计算表明，催化性能的提高源于金纳米棒独特的异相特性赋予反应中间体能量有利的吸附。Zhanxi Fan, et al, Heterophase fcc-2H-fcc gold nanorods, Nat. Commun., 2020DOI：10.1038/s41467-020-17068-whttps://doi.org/10.1038/s41467-020-17068-w
2. Nature Commun.：利用离子浸出效应实现具有自优化行为的杂化纳米复合材料的高析氧性能
纯相析氧电催化剂普遍存在离子浸出现象，导致催化剂晶格崩塌和损失。有鉴于此，不同于以往纯相钙钛矿的设计方法，南京工业大学周嵬教授，邵宗平教授报道了报道了通过自组装过程将可溶性BaCl2和SrCl2引入到钙钛矿中，目的是同时调节双正离子/阴离子的浸出效果，优化钙钛矿中的离子匹配，以保护晶体基质。1）作为概念验证，自组装杂化Ba0.35Sr0.65Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCF）纳米复合材料（BaCl2和SrCl2）在10 mA cm-2，0.1 M KOH中表现出260 mV的低过电位。2）多重Operando光谱技术表明，可溶性化合物的预浸出降低了界面离子浓度的差异，从而使杂化BSCF中的主体相具有充足的时间和空间，形成稳定的边/面共享表面结构。这些自优化的晶体结构显示出稳定的晶格氧活性位和Co-Co/Fe金属活性位之间的短反应路径，从而触发了对OH-物种的有利吸附。Guan, D., Ryu, G., Hu, Z. et al. Utilizing ion leaching effects for achieving high oxygen-evolving performance on hybrid nanocomposite with self-optimized behaviors. Nat Commun 11, 3376 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-17108-5https://doi.org/10.1038/s41467-020-17108-53. Nature Commun.：控制镍八面体位点的间隙碳原子，以实现炔烃的高效加氢研究发现，在反应物分子的高化学势下，过渡金属催化剂的中间位被离解原子占据。最后，间隙原子可以改变表面原子的电子/几何性质，这直接影响到它的费米能级和态密度。从而调整了催化剂的行为。有趣的是，研究发现间隙原子可直接参与反应，并提供了与表面吸附原子不同的反应途径。因此，其导致了不同的产物、反应动力学和反应机理。而间隙原子具有亚稳态，具有很强的环境依赖性，这无疑对多相催化的可控造成了巨大的挑战。近日，中科院金属所张炳森研究员，吉林大学Wei Zhang，北京化工大学卫敏教授报道了可以在Ni晶格内控制所需的碳原子，以提高乙炔加氢反应的选择性。Ni的八面体空间半径通过Ni3Zn的形成从0.517扩展到0.524 Å，使解离的碳原子在温和的温度下易溶解和扩散。这种结合的碳原子与周围的Ni原子配位生成Ni3ZnC0.7，从而抑制亚表面氢结构的形成。由于能够抑制乙烯加氢途径，抑制碳物种在表面的积累。因此，选择性和稳定性大大提高。该研究工作为控制多相金属催化剂中的间隙位置提供了概念验证。此外，这种新策略可以提高乙炔加氢的选择性和稳定性。
Niu, Y., Huang, X., Wang, Y. et al. Manipulating interstitial carbon atoms in the nickel octahedral site for highly efficient hydrogenation of alkyne. Nat Commun 11, 3324 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-17188-3https://doi.org/10.1038/s41467-020-17188-3
4. Nature Commun.：具有嵌套柏拉图多面体和阿基米德多面体的Ag90纳米团簇
多面体在化学，生物学，数学和其它学科中无处不在。配位驱动的自组装可以生产类似柏拉图多面体，阿基米德多面体，甚至戈德堡多面体分子，但是，将多个多面体嵌套在一个簇中不仅对合成而且对确定多面体的排列都具有挑战性。近日，山东大学Di Sun，加州大学洛杉矶分校Stan Schein等报道了在溶剂热条件下合成的嵌套Ag90纳米团簇。1）该伪-Th对称的Ag90球包含三个同心的Ag多面体，具有明显不兼容对称性。具体来讲就是，其内壳（Ag6）和中间壳（Ag24）是八面体（Oh），一个八面体（具有六个3.3.3.3顶点的柏拉图多面体）和截角八面体（具有二十四个4.6.6顶点的阿基米德多面体）， 而外壳（Ag60）为二十面体（Ih），菱形十二面体（具有60个3.4.5.4顶点的阿基米德多面体）。2）Ag90纳米团簇解决了2重和3重旋转轴排列不兼容问题，与数学家John Conway设计的开普勒Kosmos模型中的排列相似。Yan-Min Su, et al. A Keplerian Ag90 nest of Platonic and Archimedean polyhedra in different symmetry groups. Nat. Commun., 2020DOI: 10.1038/s41467-020-17198-1https://www.nature.com/articles/s41467-020-17198-1
5. Nature Commun.：卤键中的π共价
卤键（XB）是一种很强的分子间相互作用，通常与氢键（HB）相比。两种相互作用都是亲核试剂（HB或XB受体）和吸电子基团（分别为HB或XB供体）结合的氢或卤素原子末端上的亲电位点之间的近线性吸引。然而，在任何已知模型中都没有考虑到卤键中π共价的可能性。近日，不列颠哥伦比亚大学Curtis P. Berlinguette等提供了在氯化物和卤代三苯胺基自由基阳离子之间形成的卤键中π共价作用的证据。1）作者通过对这些卤键对上记录的氯K边X射线吸收光谱的计算分析得出此结论。2）根据该结果，作者认为把卤素键的描述为金属配位键更好，而不是氢键。该工作更新了人们对卤素键的认识，这意味着卤素键之间的相互作用可用于以独特方式影响共轭分子的电子性能。Cameron W. Kellett, et al. π covalency in the halogen bond. Nat. Commun., 2020DOI: 10.1038/s41467-020-17122-7https://www.nature.com/articles/s41467-020-17122-7
6. Chem. Soc. Rev.：可在复杂介质中应用的医用微纳米机器人
加州理工学院高伟教授对可在复杂介质中应用的医学微纳米机器人相关研究进行了综述。1）在过去的几十年里，医用微纳米机器人受到了研究人员的极大关注。这类微纳米机器人可以进入难以被触及的组织中，因此可以用于药物和基因的靶向递送、生物分离和纳米外科手术等一系列生物医学领域。尽管其应用前景广阔，但过去的大多数实验主要都是在体外条件下进行的。而生物体内的环境则复杂得多。因此要实现其临床转化，微纳米机器人克服几个主要的难题，例如如何通过复杂的生物介质(如血液、粘液和玻璃体)以及实现对体内深层组织的成像等。2）作者在文中综述了近年来复杂的生物环境对微纳米机器人的影响，并重点介绍了可增强纳米机器人在复杂环境中的运动能力的新兴技术方法；随后，作者也介绍这类微纳米机器人在体内成像、控制和医疗应用方面的最新进展，并对其未来发展进行了展望。Zhiguang Wu. et al. Medical micro/nanorobots in complex media. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/d0cs00309c#!divAbstract
7. Angew：通过电荷转移实现铂氧双催化中心的高效析氢
多组分催化界面，特别是双催化位（双位界面）的设计，已成为实现高效催化的一种有效策略。因此，针对特定催化反应的双位点催化剂的合理界面工程策略具有重要意义。然而，这一领域仍然存在两个主要挑战：（i）设计足够高的界面丰度，以在保持催化微单元稳定性的同时创建双催化位点；（ii）深入了解双位点催化的机理。近日，北京交通大学王熙教授，中科院化学研究所姚建年院士报道了一种静电锚定策略，以在阳离子缺陷的单层Ti1-xO2纳米薄片上制备原子分散的Pt-TiO2催化剂（Pt1O1/Ti1-xO2）。1）通过固有的电荷转移，引入的Pt增强了OPt对氢吸附的亲和力，从而形成了双位Pt-OPt催化复合物。2）Pt1O1/Ti1-xO2中的双Pt-OPt中心具有100%的分散性和利用率，对电化学析氢反应(HER)表现出高效的催化活性。Pt1O1/Ti1-xO2催化剂的质量活性比商用Pt/C催化剂提高了50倍以上。3）operando XAFS和DRIFT研究和密度泛函理论计算结果进一步证明，电荷转移触发了OPt的活化，同时双Pt-OPt中心内的联合电子云促进了协同Hads偶联（Pt-Hads和OPt-Hads）以实现Volmer-Tafel催化。因此实现了Pt1O1/Ti1-xO2优异的催化性能。此外，嵌入在耐用TiO2中的共价Pt-O结构确保了催化剂的持久稳定性。Fei Lu, et al, Engineering Platinum-Oxygen Dual Catalytic Sites via Charge Transfer towards High-Efficient Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI：10.1002/anie.202008117https://doi.org/10.1002/anie.202008117
8. Angew：亚表层间隙氢的原子成像及对钯氢化物表面反应性的认识
解析表面和界面上的间隙氢原子对于理解金属氢化物的机理和物理化学特性至关重要。尽管钯氢化物在储氢和电催化中有着重要的应用，但间隙Pd氢化物在表面附近的间隙氢原子位置仍然不确定。近日，清华大学Lin Gan，Jia Li，南方科技大学Lin Xie等报道了通过使用球差校正扫描透射电子显微镜的微分和积分微分相位差(dDPC和iDPC)技术，首次对Pd纳米颗粒中吸附的亚表层氢原子进行了直接成像。1）实验发现，与在体相中氢原子占据的八面体间隙位置相反，亚表层氢原子被直接确定为占据四面体间隙。2）亚表面间隙氢的量取决于NPs上表面的类型，其中NP角比平坦的{111}表面吸收更多的氢，这是由于其更具有开放的结构，并具有更高的氢吸收能。3）密度泛函理论计算表明，亚表层氢原子的数量和占据类型在微调Pd表面的电子结构和相关的化学反应性方面起着不可或缺的作用。Bingqing Lin, et al. Atomic Imaging of Subsurface Interstitial Hydrogen and Insights into Surface Reactivity of Palladium Hydrides. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202006562https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2020065629. Angew：具有不同晶内通道维数的PST-24沸石沸石及其相关的微孔材料是一类极其重要的工业催化剂和吸附剂。近日，韩国浦项科技大学（POSTECH）Suk Bong Hong，瑞典斯德哥尔摩大学Xiaodong Zou教授报道了一种新型孔道型中孔沸石PST-24的合成、结构和催化性能。1）以五甲基咪唑离子为有机结构导向剂，采用过量氟化法（HF/PMIOH=3）成功合成了PST-24沸石。2）三维电子衍射和高分辨透射电子显微镜表征显示，其结构是由双5环（d5r）柱连接的复合cas-zigzag （cas-zz）构造链构成的。虽然cas-zz构造链是在PST-24骨架中排序的，但d5r柱采用两种可能的布置之一；两个相邻的d5r柱要么处于相同高度，要么位于不同高度，表示为布置S和D，其视为分别连接通道的打开和关闭的“阀门”。3）具有布置D的骨架仅具有2D 10环通道，而具有布置S的骨架仅包含3D通道。在实际的PST-24晶体中，打开和关闭的阀门几乎随机分散，以产生沸石骨架，其中通道尺寸从2D到3D发生局部变化。4）研究发现，独特的孔结构使PST-24对1,3-丁二醇脱水具有高度选择性。
Donghui Jo, et al, PST-24: A Zeolite with Varying Intracrystalline Channel Dimensionality, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI：10.1002/anie.202007804https://doi.org/10.1002/anie.202007804
10. Nano Letters: 发现双层石墨烯中不同类型畴界截然不同的电输运特性
加州大学伯克利分校王枫课题组发现了双层石墨烯中不同类型畴界具有截然不同的电输运特性。本文结合红外扫描近场显微镜和扫描电势显微镜，原位研究了双层石墨烯中不同类型畴界的电输运特性。1）实验中测量了在不同门电压下电子穿过两种极限类型的畴界（tensile和shear）的电子透射率。2）研究发现tensile畴界对低能入射电子具有较高的反射率，而随着电子密度和费米能的增大，tensile畴界对电子的透射率则会增大。然而shear畴界在不同的门电压下一直表现出较高的电子透射率。这种依赖于畴界类型的电输运特性为构筑基于双层石墨烯中拓扑缺陷的纳米电子学器件提供了新的思路。Lili Jiang, Sheng Wang, Sihan Zhao, Michael F. Crommie, and Feng Wang. Soliton-dependent Electronic Transport across Bilayer Graphene Domain Wall. Nano letters. 2020DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01911https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.0c01911
11. Adv. Sci.：22％效率！离子掺杂板钛矿TiO2缓冲层助力倒置钙钛矿光伏器件
同时实现钙钛矿型太阳能电池的高效率和高耐久性是该技术商业化的关键一步。倒置的钙钛矿光伏（IP-PV）电池结合了坚固且低级的能源成本（LCOE）缓冲层，有望实现该目标。但是，用于背电极缓冲层的材料不足，极大地限制了IP-PV的发展。宾夕法尼亚州立大学Kai Wang，弗吉尼亚大学Sen Zhang和华南师范大学Xiaowen Hu, Guofu Zhou等人 研究了由一维阳离子掺杂的TiO2板钛矿纳米棒（NR）嵌入0D富勒烯制成的复合材料，作为IP-PV的最佳改性缓冲层。1）通过引入富勒烯以填充TiO2 NR基体的间隙空间来构造缓冲层。同时，将过渡金属Co或Fe的阳离子掺杂到TiO2 NR中，以进一步调节电子性能。这样的顶部缓冲层具有多重优点，包括改善的膜均匀性，增强的电子提取和转移能力，与钙钛矿更好的能级匹配以及更强的耐湿性。2）相应地，最终的IP-PV的效率超过22％，使用寿命延长了22倍。该策略不仅通过引入0D：1D复合概念为顶部电子缓冲层的材料库提供了必要的补充，而且还开辟了一条新途径来优化具有理想性能的钙钛矿PV。Shun‐Xin Li et al. 22% Efficiency Inverted Perovskite Photovoltaic Cell Using Cation‐Doped Brookite TiO2 Top Buffer，Advanced Science, 2020.https://doi.org/10.1002/advs.202001285
12. ACS Nano：光激活H2纳米发生器在膀胱癌化疗中的应用
氢气可以减轻许多疾病中的氧化应激，被认为是安全的，没有副作用。受到多种微生物中的金属酶的启发，深圳大学吴松、苏州大学刘庄等人提出了一种光激活的H2纳米发生器，它包括氟化壳聚糖(FCS)、化疗药物(吉西他滨，GEM)和H2产生催化剂([FeFe]TPP)，可以形成自组装的[FeFe]TPP/GEM/FCS纳米颗粒(NPs)。1）经膀胱灌注后，[FeFe]TPP/GEM/FCS NPs表现出良好的穿透粘膜和肿瘤细胞的能力，并能在660 nm激光照射下原位高效产生H2气体，显著提高了体内外肿瘤氢化疗的疗效。2）此外，还发现氢化疗中的H2气体可以抑制线粒体功能，阻碍ATP合成，导致P-gp外排泵功能降低，最终使癌细胞中P-gp蛋白的药物转运能力减弱。这种通过光激活原位产氢技术提高膀胱癌化疗的疗效，可能为肿瘤治疗提供一种有效的氢化疗策略。
Rui Sun, et al. Photoactivated H2 Nanogenerator for Enhanced Chemotherapy of Bladder Cancer, ACS Nano, 2020.DOI: 10.1021/acsnano.0c01300https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01300
