1. Chem. Soc. Rev.：Pnictogens及其在新兴的纳米光子医学中的应用
杭州师范大学谢恬教授、高丽大学Jong Seung Kim、哈佛医学院Na Kong和陶伟教授对Pnictogens及其在新兴的纳米光子医学中的应用研究进行了综述介绍。1）Pnictogens(包括非金属磷，金属类砷和锑以及金属铋)具有不同的化学特性，这些特性也用于形成不同的分子结构。数世纪以来，以Pnictogens为基础的化合物被广泛用作为“灵丹妙药”的治疗药物。此外，随着金属蛋白质组学和生物配位化学的发展，以Pnictogens为基础的药物在生物系统中可与蛋白质或酶功能进行结合，从而为实现药物的再利用提供了广阔的发展前景。与此同时，现代材料科学技术的进步也有效推动了Pnictogens基材料的发展，这类材料也在各种疾病治疗方面表现出了显著的优越性。2）作者在文中概述了古代以Pnictogens为基础的药物(如中药中的含砷化合物)的发展历史和作用机制以及它们在现代治疗领域中的应用；然后，作者讨论了其在光子纳米药物领域中的革命性应用以及它们在体内的生物安全性；最后，作者也对这一领域所面临的挑战以及进一步开发其潜在的应用提出了重要的建议。
生物医药学术QQ群：1033214008Chuang Liu. et al. Pnictogens in medicinal chemistry: evolution from erstwhile drugs to emerging layered photonic nanomedicine. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs01175d#!divAbstract
2. JACS：原子分散的Ni/α-MoC催化剂用于甲醇/水制氢
甲醇−水重整是固定式和移动式氢气生产/运输的一种很有前途的解决方案。开发具有足够高活性、选择性和稳定性的廉价催化剂用于甲醇/水制氢仍然具有挑战性。近日，北京大学马丁教授，国科大周武教授，中科院山西煤炭化学研究所Rui Gao报道了一种新型Ni/α-MoC催化剂可在低于240 °C的水溶液中以高活性和选择性有效催化甲醇重整反应。1）研究人员通过连续的NH3氨化和CH4/H2还原处理由MoO3制备出α-MoC。然后在Ar保护下，采用湿法浸渍法将Ni前体沉积在刚合成的α-MoC载体上。在CH4-H2混合物流中于590 °C进行渗碳活化后，获得了Ni/α-MoC催化剂。实验结果显示，在优化条件下，2% Ni/α-MoC催化剂的产氢速率是传统贵金属催化剂2% Pt/Al2O3的6倍左右。2）研究发现，Ni通过碳桥键以原子方式分散在α-MoC上，在碳化物表面形成形成Ni1-Cx 基序。Ni1-Cx 基序可以有效地稳定α-MoC衬底上孤立的Ni1位点，从而实现最大化的活性位点密度和高结构稳定性。此外，Ni1-Cx 基序与α-MoC之间的协同作用可产生有效的界面结构，用于水分解，甲醇活化以及具有兼容活性的连续重整过程。
纳米催化学术QQ群：256363607Lili Lin, et al, Atomically Dispersed Ni/α-MoC Catalyst for Hydrogen Production from Methanol/Water, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10776https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10776
3. JACS：多硫化物光催化芳基卤化物/N-甲基吡咯进行官能团化
多硫化物阴离子有独特的还原活性，在碱性金属-硫电池中得到广泛关注，但是这种阴离子在还原型催化合成小分子中仍没有得到较好的发展，这是因为此类分子基态条件中的电化学电位较低。然而有研究结果显示，一些多硫化物有可见光吸收性能。有鉴于此，南洋理工大学Shunsuke Chiba等报道了将多硫化物阴离子用于可见光催化的芳基交叉偶联反应，具体通过光激发的S42-对芳基卤化物进行单电子还原反应，生成的芳基自由基物种能够用于通过S4·-/S2-、S3·-/S32-还原对进行二芳基交叉偶联，硼基化，加氢还原过程。1）反应优化。以4′-溴苯乙酮（1）、20倍N-甲基吡咯（2）作为反应物，加入1.5倍量K2CO3，以K2Sx/H2O作为催化剂体系，在DMSO溶液中以440 nm的LED灯进行反应，控制反应温度＜30 ℃，在1.5 h中实现了92 %的产率。2）反应优化。440 nm光激发将S42-激发至高还原活性的激发态，随后对底物分子4′-溴苯乙酮（1）进行单电子还原，得到S4·-和芳基自由基阴离子，随后S4·-和氧化基态S32-，从而S42-得以重生。芳基自由基I物种消除Br-得到芳基自由基II。随后II自由基物种和N-甲基吡咯进行加成反应，通过C-C加成生成自由基中间体III，随后通过单电子氧化、消除H+，生成产物3。
光催化学术QQ群：927909706Haoyu Li, et al, Polysulfide Anions as Visible Light Photoredox Catalysts for Aryl Cross-Couplings, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11968https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11968
4. Angew：具有定制分子和电子结构的Ag44(EBT)26(TPP)4纳米团簇
具有相同大小但分子结构显著不同的原子精确的准金属纳米团簇（NCs）对理解结构对光学和光物理性质的影响非常需要，但合成这样的团簇仍然极具挑战性。近日，首尔国立大学Taeghwan Hyeon，厦门大学郑南峰，芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen等通过具有适当空间效应的膦和硫醇配体，合成了电中性的Ag44 NCs，其分子式为Ag44(EBT)26(TPP)4（EBT：2-乙基苯硫酚; TPP：三苯基膦）。1）X-射线单晶衍射表征表明，该NC具有空心的Ag12@Ag20金属核和Ag12(EBT)26(TPP)4金属配体壳。2）与全硫醇稳定的阴离子[Ag44(SR)30]4- NC（SR：硫醇配体）相比，该NC上存在混合配体和长的V形金属配体结构，从而使其NIR-II的光致发光量子产率提高了25倍以上。3）时间依赖密度泛函计算表明，与[Ag44(SR)30]4-阴离子NC相比，该的Ag44 NC是一个具有调制的电子结构的18电子超原子，二者光学性能极大的不同。
晶体团簇学术QQ群：530722590Megalamane S. Bootharaju, et al. Ag44(EBT)26(TPP)4 Nanoclusters with Tailored Molecular and Electronic Structure. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202015907https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202015907
5. Angew：Cu(I)/SPDO催化萘胺/萘酚空气室温氧化偶联合成手性螺环产物
2-萘胺和2-萘酚的有氧不对称氧化交叉偶联有较高难度，有鉴于此，上海交通大学/兰州大学涂永强、田金淼等首次报道了一种新型Cu(I)/SPDO催化体系，构建了对映富集的3,3’-双修饰NOBIN，这种产物能够衍生化合成得到多种手性配体和催化剂。该反应方法学具有对映选择性高（达到96 % ee），产率高（达到80 %）等优势。1）反应优化。以卞氧基修饰的萘胺（1a）、甲酸苯酚基修饰的萘醇（2a）作为反应物，以CuBr/SPDO作为催化剂体系，在室温中空气气氛THF溶剂中进行反应。当对SPDO配体的结构进行筛选，目标产物的产率达到86 %。2）反应机理研究显示，该反应通过自由基-样机子偶联反应进行。DFT计算结果显示，L17中的CF3和2-萘酚分子中的H-1,8通过F-H氢键相互作用、两个原料分子中的π-π相互作用对偶联反应中的对映选择性控制起到关键性作用。
Xiao-Jing Zhao, et al, Enantioselective Synthesis of 3,3’‐Disubstituted 2‐Amino‐2'‐hydroxy‐1,1’‐binaphthyls by Copper‐Catalyzed Aerobic Oxidative Cross‐Coupling, Angew. Chem. Int. Ed. 2020DOI: 10.1002/anie.202015001https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015001
6. Angew综述：多步电子转移用于有机分子的高效有氧氧化
在各种氧化剂中，分子氧（O2）是一种环境友好、原子效率高、无有毒副产物产生的氧化剂。在过去的几十年里，均相催化有氧氧化为各种原料在工业上转化为增值化学品提供了基础。然而，还原的底物选择性氧化还原催化剂（SSRCred）被O2直接再氧化由于其较高的反应势垒，低效率和选择性，因此充满挑战。一种有效策略是仿生物氧化系统，在底物选择性氧化还原催化剂和氧气之间插入电子转移介体（ETMs）。近日，瑞典斯德哥尔摩大学Jan-E. Bäckvall，湖南大学刘劼教授综述了近年来在ETMs辅助下的重要均相有氧氧化反应。1）这些ETMs是所谓的电子传输链（ETC）的一部分，其中O2通常用作终端氧化剂。这条链绕过了与O2直接氧化SSRCred相关的高动力学势垒，并通过逐步电子转移导致了较低的总能量势垒。这种协同催化过程极大地促进了电子从底物选择性氧化还原催化剂(SSRCred）)的还原形式向O2的传输，从而提高了有氧氧化的效率。2）作者选择了最近氧化还原催化剂作用下有机分子有氧氧化的代表性研究，这些研究分为三个部分：i）过渡金属催化的有氧氧化，使用钯、钌和铁基金属催化剂；ii）使用胍，NHC，DDQ和硝氧基等有机催化剂进行有机有氧氧化；iii）以ETMs和O2为末端氧化剂的光催化、电催化的氧化功能化的研究。此外，尽管还存在催化剂被O2直接氧化的系统。然而，后一种策略往往需要更高的反应温度、辅助配体或外部添加剂来促进直接氧化。3）作者最后指出了有氧氧化转化领域仍面临的挑战和研究方向：i）设计新型高效的ETMs；ii）利用第一排过渡金属作为底物选择性氧化还原催化剂（SSRC）；iii）有氧氧化中光和电化学反应。与ETMs耦合的催化体系是均相氧化化学的重要补充，极大地扩展了O2作为绿色氧化剂的用途。
均相催化与酶催化学术QQ群：871976131Jie Liu, et al, Efficient Aerobic Oxidation of Organic Molecules by Multistep Electron Transfer, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202012707https://doi.org/10.1002/anie.202012707
7. Angew：金属有机骨架修饰的氧化亚铜纳米线用于具有长寿命电荷的选择性光催化CO2还原CH4
改善氧化亚铜（Cu2O）的稳定性对于其在人工光合作用中的实际应用至关重要。有鉴于此，香港城巿大学Yun Hau Ng报道了采用无表面活性剂的方法将Cu2O纳米线封装在Cu3(BTC)2（BTC=1，3，5-苯三羧酸盐）的金属有机骨架（MOF）中。1）研究人员以Cu2O纳米线/CM为前驱体，在多孔CM上制备了Cu2O@Cu3(BTC)2核壳纳米线。考虑到Cu2+从Cu2O中相对较慢的溶解速率和Cu3(BTC)2成核的快速反应动力学，Cu2O纳米线封装在Cu3(BTC)2框架中。其具有出直径约为400 nm的Cu2O核和厚度约为300 nm的MOF壳。2）研究发现，MOF不仅抑制了水蒸气对Cu2O的腐蚀，而且促进了电荷分离和CO2吸收，从而使纳米复合材料在温和的反应条件下，选择性地将CO2还原为甲烷（CH4）的活性和稳定性提高了1.9倍。此外，时间分辨光致发光证实了光生电子从Cu2O的导带直接转移到非激发态Cu3(BTC)2的LUMO能级。研究工作提出了一种通过电荷分离和CO2吸附的协同作用实现CO2转化的有效策略，从而提高的MOF与金属氧化物复合后的光催化性能。
光催化学术QQ群：927909706Hao Wu, et al, Metal-Organic Frameworks Decorated Cuprous Oxide Nanowires for Long-lived Charges Applied in Selective Photocatalytic CO2 Reduction to CH4, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202015735https://doi.org/10.1002/anie.202015735
8. Nano Letters：SnO2量子点促进定点钠沉积以稳定钠金属电池
尽管钠金属电池被认为是下一代高能电池中最有前途的候选者之一。然而其不可控的钠枝晶生长严重阻碍了钠金属电池的应用。近日，美国达特茅斯学院李玮瑒教授，电子科技大学康毅进教授报道了将SnO2量子点（QDs）均匀分散并完全覆盖在3D碳布支架上（SnO2−CC），将熔融Na快速注入到SnO2−CC支架中（Na/SnO2−CC）作为独立的负极材料。结果显示，与平板电极上不受控制的Na枝晶生长不同，Na在Na/SnO2−CC支架上实现了密集而均匀地沉积。1）由于SnO2 QDs上的Na成核势垒较低，SnO2与Na离子之间存在亲和力，从而获得了定点定向的无枝晶钠沉积的电极。2）实验结果显示，得益于无枝晶的优势，Na/SnO2-CC电极可以在对称电池中以20 mA cm-2的超高电流密度稳定运行达400个循环。此外，在Na-Na3V2(PO4)3全电池中，经过400次循环，在5 C的倍率下的可逆容量达到52 mAh g-1。
电池学术QQ群：924176072Ying Xu, et al, SnO2 Quantum Dots Enabled Site-Directed Sodium Deposition for Stable Sodium Metal Batteries, Nano Lett., 2020DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04566https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04566
9. AEM：具有高离子电导率和机械强度的红磷衍生保护层助力无枝晶钠和钾金属负极
钠金属负极是实现钠金属电池高能量密度的理想选择。然而，不稳定的固体电解质中间相（SEI），不可控的枝晶生长以及循环过程中较低的库仑效率严重阻碍了钠金属负极的应用。近日，中科大余彦教授，广东工业大学芮先宏教授报道了通过一种简单的红磷预处理方法，在Na和K金属负极表面引入一层具有高离子电导率和优异机械强度的非原位人工固体电解质界面（SEI）层。1）通过室温下在Na（K）金属表面反复研磨红P粉，在Na和K金属表面分别形成Na3P层和KxPy层。值得注意的是，Na3P具有11.0 kJ mol-1的低能垒，0.12 ms cm-1的高离子电导率和8.6 GPa的高杨氏模量。从而有效地促进Na+（K+）在电极界面的迁移，使离子通量更加均匀，无副反应。同时，Na3P（KxPy）层的高杨氏模量提供了高的机械模量和表面能以抑制臭名昭著的枝晶生长。2）实验结果显示，具有人工Na3P（KxPy）SEI层的电池具有较低的电池阻抗和较高的循环性能。与纯钠金属对称电池相比，Na3P@Na||Na3P@Na在1.0 mA cm-2、1.0 mAh cm-2下的循环寿命从120 h提高到780 h。Na3P@Na|Na3V2(PO4)3（NVP）全电池的可逆容量和倍率容量在15 C（1 C = 117 mAh g-1）下循环400次后分别达到89.3 mAh g-1和30 C下的53.2 mAh g-1。此外，在0.5 mA cm-2，0.5 mAh cm-2的条件下，改性的KxPy@K负极还可以获得无枝晶的形貌和长达550 h的循环寿命。这种人工P衍生保护层策略也可以推广到高功率密度和高能量密度的固态碱金属电池。
电池学术QQ群：924176072Pengcheng Shi, et al, Red Phosphorous-Derived Protective Layers with High Ionic Conductivity and Mechanical Strength on Dendrite-Free Sodium and Potassium Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003381https://doi.org/10.1002/aenm.202003381
10. AFM综述：2D稀土材料的研究进展
近年来，2D稀土（RE）材料因其引人入胜的发光、磁学和电学性质而受到广泛关注，这些性质源于稀土元素具有尖锐多样的发射峰、固有的2D铁磁性和非公度电荷密度波。这些材料有望广泛应用于下一代照明、磁性器件和光电晶体管等。近日，华中科技大学翟天佑教授，周兴综述了2D RE材料的最新研究进展。1）作者首先概述了2D RE材料的晶体结构。然后总结了机械剥离法、分子束外延法、脉冲激光沉积法和化学气相沉积法等典型的2D RE材料合成方法。2）作者对2D RE材料在发光、磁性、电子学等方面的性能进行了总结。最近报道的RE基2D光探测器分为三种结构：MoS2/RE、石墨烯/RE和钙钛矿/RE，它们因不同RE元素的特殊吸收窗口而在窄带和宽带探测方面显示出良好的应用前景。3）作者最后对2D RE材料的研究进行了展望，如探索新的2D RE化合物，提高稳定性，拓宽应用领域等。
二维材料学术QQ群：1049353403Ping Chen, et al, Recent Advances in 2D Rare Earth Materials, Adv. Funct. Mater. 2020DOI: 10.1002/adfm.202008790https://doi.org/10.1002/adfm.202008790
11. AEM综述：锂金属负极固体电解质界面的研究进展
锂金属电池（LMBs）是最有前途的下一代高能量密度可充电电池之一。锂金属负极上的固体电解质界面（SEI）对锂沉积形貌和LMBs的循环寿命具有重要影响。然而，目前人们对SEI形成和演化机制的了解仍不够深入。近日，美国太平洋西北国家实验室许武教授综述了SEI的结构、性质、影响因素的研究进展以及有效的SEI定制策略。1）作者首先总结了SEI的组成、模型和表征原子结构的最新进展。其次，阐述了SEI的性质，包括电子导电性、离子导电性、稳定性和力学性能。2）SEI的结构和性能受多种因素的影响，因此作者系统地阐述了这些因素与SEI之间的相互作用，并进一步总结了SEI与锂沉积形貌、倍率性能和循环寿命的关系。3）作者总结了具有所需性能的SEI的有效定制策略，包括原位SEI和非原位SEI。4）作者最后提出了SEI未来的研究方向，包括操作技术、SEI的多模态表征以及人工智能辅助阐明电解质组分和SEI性能之间的关系。
电池学术QQ群：924176072Haiping Wu, et al, Recent Progress in Understanding Solid Electrolyte Interphase on Lithium Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003092https://doi.org/10.1002/aenm.202003092
12. ACS Nano综述：无限接近超润滑性的3D打印结构
3D打印技术的迅速发展为设计各种多尺度润滑结构提供了巨大的机遇。3D打印可用于任意复杂结构的高度定制和对象的快速原型制作，从而为实现有效润滑提供了一条途径。目前对超润滑性的实验观察仅限于原子光滑的清洁表面、极端操作条件以及纳米或微米尺度。随着对3D打印润滑技术的深入研究，构建从微米尺度到宏观尺度的具有精细尺寸的多功能3D结构被认为是实现超润滑的重要手段，并引起了人们极大关注。近日，西北工业大学Chao Chen，Hui Mei综述了利用3D打印技术在微观和宏观尺度上研究几何和仿生润滑结构的研究进展，重点总结了结构设计、润滑性能和典型应用。1）目前，用于润滑结构的3D打印技术主要有基于粉末的选择性激光熔化（SLM）、基于丝材的熔融沉积建模（FDM）和基于浆料的方法，包括数字光处理技术（DLP）和喷墨打印（IJP）。最常见的几何润滑结构包括凹圆和凸圆、环形结构、四边形表面结构和多孔支架结构。关于打印结构的润滑特征，目前已经观察到三种主要机制:i）打印结构在滑动期间提供相对低的实际接触面积，导致粘合剂磨损的减少；ii）打印结构中的孔为磨损碎片提供了缓存空间，进一步减少了滑动表面上颗粒的切割或犁削；iii）不同的打印结构通过微沟槽和凹槽含有润滑剂，有助于连续润滑。根据结构精度的不同，微米和厘米尺度的润滑结构在上述研究中具有至关重要的作用。3D打印结构的合理尺寸精度可以提供有效的润滑剂储存空间和合适的接触表面粗糙度，从而提供持续的润滑，以防止严重的摩擦和磨损。2）仿生设计为工程应用中的先进润滑结构提供了一条途径，这些结构不再受几何分布的限制，如三角形、正方形和其他相关形状。3D打印技术实现了极大的自由度来构建高精度的微结构。随着技术和材料的不断进步，人们设计并开发了越来越多有趣的结构。作者总结了具有不同长度尺度的各类型仿生润滑结构及其相应的润滑性能。
3D打印学术QQ群：247384403Yu Zhao, et al, Infinite Approaching Superlubricity by Three-Dimensional Printed Structures, ACS Nano, 2020DOI: 10.1021/acsnano.0c08713https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08713
