1. JACS：计算研究有机胺在酸性溶液中的水解反应
广东工业大学安太成、宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco等报道了通过DFT计算将经典分子动力学、玻恩-奥本海默分子动力学、量子力学计算等方法结合，计算了硫酸浓度变化对甲胺、二乙胺、三乙胺等有机胺在空气-纳米粒子界面上的异相催化反应情况。结果显示，三种有机胺的蒸气在空气-纳米材料的界面上发生聚集，随后能够因为溶液中硫酸浓度的区别参与到两种不同的异相反应中。1）当硫酸的浓度较高，有机胺能够在数个ps内被H3O+中和并生成铵盐；当硫酸的浓度较低，有机胺主要进行水解反应，随后生成有机胺和OH-的离子对。但是，该反应中生成的离子对稳定性非常低，会发生逆反应。2）其中在硫酸的浓度较高时，有机胺盐的转化时间是浓度较低时反应速率的2.5~15倍，当在较高的酸性环境中，有机胺更容易聚集。
纳米催化学术QQ群：256363607Weina Zhang, et al, Mechanism for Rapid Conversion of Amines to Ammonium Salts at the Air–Particle Interface, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c12207https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12207
2. JACS：Pd-Pt四维超立方体结构高性能ORR催化
空心框架材料在催化领域中扮演重要意义，因为空心框架材料是由脊状结构和内部空心组成，从而大部分催化活性位点暴露在外部，有鉴于此，中国科学技术大学曾杰、Jun Bao等报道了Pd-Pt空心框架材料，该材料通过壳体对角线连接成双壳立方体结构，在ORR催化反应中实现了较高的活性。通过刻蚀处理，选择性消除Pd原子，同时随后剩余的Pd和Pt原子进行重排，生成四维超立方体结构Pd-Pt材料。1）通过不同元素比例的Pd-Pt纳米立方体作为模板，随后分别合成得到Pd-Pt纳米八足体结构、四维超立方体结构、纳米框架结构。2）在ORR催化反应中，Pd-Pt结构四维超立方体实现了1.86 A mg-1Pt的质量活性，是三种结构中活性最高的。基于该机理，作者发现具有最高活性的Pd-Pt四维超立方体能够得到最优的氧吸附能。
纳米催化学术QQ群：256363607Sheng Chen, et al, Pd–Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c12282https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12282
3. JACS：螯合Rh催化剂将CO2还原为甲酸
CO2催化加氢反应在可再生燃料、储氢等领域中具有广泛的前景，机理研究能够将催化剂的热力学、动力学参数建立联系，为催化剂的发展提供进一步的理解和指导。有鉴于此，北卡罗来纳大学教堂山分校Alexander J. M. Miller等报道了对一种新型耦合配体修饰的Rh催化剂 (tBuPOCOP)Re(CO)2 (tBuPOCOP=2,6-双(二叔丁基膦基)苯基)用于催化CO2的加氢反应制备甲酸盐，该反应能够在较低温度中以更高的反应速率催化反应，该催化剂遵循“外球”催化加氢机理，因此温度、溶剂对H2分解，负氢转移过程可能在该反应中起到比较复杂的影响。1）在催化反应中，发现切断H2过程中较高的熵变导致和温度有关的[(tBuPOCOP)Re(CO)2H]-浓度变化，进一步的通过溶剂从甲苯更改为四氢呋喃、乙腈考察了变化作用情况。开发了能够兼容除室温298 K之外温度的金属氢化物表征的方法，从而能够考察催化反应中温度对负氢转移过程的影响，通过这种热化学相关数据指导CO2加氢制备甲酸的反应，从而实现了1:1 H2:CO2的比例中分别在1 atm、20 atm分别达到364 h-1、3330 h-1催化效率。2）当氢化物转移的动力学能垒是主要的，熵对外球H2分解的作用呈现温度相关变化作用：在四氢呋喃中，当温度从50 ℃降低为0 ℃，催化活性提高200倍；在甲苯中，当温度从100 ℃降低为50 ℃，催化活性提高4倍。3）对催化剂的结构进行衍生化，进而考察结构-功能之间的关系，具体讨论了“外球”机理、“金属-配体协同”作用之间的不同。
纳米催化学术QQ群：256363607Jenny Hu, et al, Temperature and Solvent Effects on H2 Splitting and Hydricity: Ramifications on CO2 Hydrogenation by a Rhenium Pincer Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11110https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11110
4. JACS：光催化提高烯还原酶底物兼容性
非天然光酶通常通过激发底物和蛋白位点中的辅酶之间形成的电子供体-受体复合物进行电子转移和催化反应，虽然目前通过该作用机理实现了一些新型反应，但是该反应支持的底物有一定限制，有鉴于此，普林斯顿大学Todd K. Hyster等报道了通过光进行激发烯还原酶中的黄素对苯二酚，进行光酶催化反应，能够通过单电子机理过程实现对丙烯酰胺进行还原。1）反应优化。以N-吡咯苯基丙酰胺（1a）作为反应物，在0.5 mol %烯还原酶作为酶催化剂，加入1 mol % NADP+、1 mol % FMN，加入GDH-105、葡萄糖，在pH 8的含6 %体积的异丙醇KPi缓冲液中，在紫色LED光照中进行光酶催化反应24 h。尝试了多种不同烯还原酶ERED，发现OYE1-F269G有最好的反应活性，能够实现97 %的产率和90:10的er对映选择性。2）在优化的反应条件中，进行底物拓展，在多种取代基的反应中都发现较好的产率和对映选择性。
光催化学术QQ群：927909706Braddock A. Sandoval, et al, Photoenzymatic Reductions Enabled by Direct Excitation of Flavin-Dependent “Ene”-Reductases, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11494https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11494
5. JACS：Sc3N@C2v-C70变温晶体学转变
莱布尼茨固体与材料研究所Stanislav M. Avdoshenko、Alexey A. Popov、Fupin Liu等报道了通过单晶XRD给出了Sc3N@C2v(7854)-C70的分子结构，通过变温XRD对随温度变化的组装在富勒烯中的两种方向之间的跳跃旋转引发的相变，其中低温P21/c相富勒烯的取向主要占据一个方向，当温度提高后C2/m晶相中的两种取向以相同的占据态。该项工作给出了一种非常罕见的金属富勒烯晶体中的有序-无序转变过程，这种转变过程伴随着金属富勒烯材料中无序排列导致金属富勒烯晶体学变化。1）通过变温XRD表征，发现温度驱动晶格富勒烯旋转现象，导致晶相变化，这种转变过程通过Sc3N@C70分子旋转40°，导致共晶NiOEP分子的微弱平移运动。2）首次观测到晶格中的金属富勒烯在晶格中进行连续的移动，为晶格中的金属富勒烯分子提供更加深入的理解。
Yajuan Hao, et al, Caught in Phase Transition: Snapshot of the Metallofullerene Sc3N@C70 Rotation in the Crystal, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10758https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10758
6. Adv Sci综述：纳米MOF材料合成、应用
作为一种有前景的有机-无机复合结构材料，MOF在多种领域中受到广泛关注，尤其在能源存贮和转化领域。最近，人们发展了各种构建MOF材料的策略，能够保持MOF材料的纳米结构，改善了MOF材料的本征性质，而且有效的改善了其性质，比如客体结构物种的扩散路径降低，更好接触能力、吸附、反应的位点。此外，MOF材料的纳米孔径提供了更多官能团化、功能杂化的空间和机会。有鉴于此，南开大学卜显和、李娜等综述报道了制备纳米级MOF材料（NMOF）的最新进展，特别对液相剥离、盐模板限域等自下而上方法进行总结，而且总结了NMOF材料在电极、分离、电解质等领域中的发展和前景。1）总结讨论了NMOF材料的合成机理。浓度、反应原料种类、反应条件等合成参数，酸、碱、盐、表面活性剂、配位环境，以及其他合成策略（液相剥离、盐模板法）。2）在构建纳米NMOF材料中，通常需要多种合成手段相结合。作者认为需要对多种领域进行关注：从本征结构、最终纳米形貌、合成条件之间的关系进行考察；发展新型NMOF材料；通过共轭、还原活性客体分子改善和提高导电性；合成多种功能团兼容的NMOF；结合到碳管、聚苯胺、石墨烯等导电基底上。
多孔材料学术QQ群：813094255Ming Zhong, et al, Recent Progress of Nanoscale Metal‐Organic Frameworks in Synthesis and Battery Applications, Adv. Sci. 2020, 2001980DOI: 10.1002/advs.202001980https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001980
7. Angew：Cu(I)催化叠氮/三级醇炔烃手性拆分环加成
华东师范大学周剑、周锋等报道了首例对映选择性Cu(I)催化叠氮/三级醇修饰的炔烃之间的环加成反应（CuAAC），该催化反应中能够方便的合成含有α-乙炔基或α-三唑结构的三级醇。首次实现了通过CuAAC过程进行动力学拆分外消旋的四取代碳中心醇分子，该方法学中关键在于使用了C4磷酸基团修饰的吡啶双恶唑啉（PYBOX）配体。1）反应优化。以外消旋苯基环己氧缩醛甲基丙炔醇（±-1a）、0.5倍量苄基叠氮（2a）作为反应物，以10 mol % CuCl/12 mol %C4磷酸酯基团修饰的吡啶双恶唑啉配体作为催化剂体系，加入10 mol % AgTFA，在0 ℃中反应6~10天。
纳米催化学术QQ群：256363607Kui Liao, et al, Highly Enantioselective CuAAC of Functional Tertiary Alcohols Featuring an Ethynyl Group and Their Kinetic Resolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2020DOI: 10.1002/anie.202016286https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016286
8. AM：一种具有连锁反应机制的新型自扩增肿瘤靶向策略
主动靶向肿瘤的药物递送在肿瘤治疗中具有巨大的潜力。但是，传统的靶向肿瘤的活性纳米治疗药物的靶向效率因其在肿瘤中缺乏可接近的靶点/受体而受到限制。在此，中国科学院长春应用化学研究所汤朝晖等人开发了一种具有连锁反应机制的新型自扩增肿瘤靶向策略。1）制备凝结靶向肽（GNQEQVSPLTLLKXC，称为A15）-修饰的聚（L-谷氨酸）-接枝-马来酰亚胺聚（乙二醇）/ combretastatin A4结合物（A15-PLG-CA4），以获得归巢至肿瘤的自扩增纳米治疗平台。2）在给荷瘤小鼠服用A15-PLG-CA4后，开始一个连锁反应循环，包括肿瘤内出血、靶点FXIIIa扩增、血凝块结合和CA4在肿瘤中的释放。这样，A15-PLG-CA4以连锁反应的方式提高了其可接近靶点（FXIIIa）的水平。3）在用A15-PLG-CA4治疗的C26肿瘤中，在8 h时FXIIIa活性是在0 h时的4.1倍。24小时的总CA4浓度比对照高2.9倍。与对照组相比，A15-PLG-CA4对大的C26肿瘤（≈500 mm3）显示出显著更高的抗肿瘤作用。综上所述，该报告强调了自扩增肿瘤靶向策略在开发用于肿瘤治疗的下一代活性肿瘤靶向纳米治疗药物中的潜力。
生物医药学术QQ群：1033214008Yue Wang, et al. Self‐Amplifying Nanotherapeutic Drugs Homing to Tumors in a Manner of Chain Reaction, Adv. Mater., 2020.DOI: 10.1002/adma.202002094https://doi.org/10.1002/adma.202002094
9. ACS Nano：Cu/Pb核/壳电催化剂用于高效CO2还原制C2+液体
开发高效Cu基CO2还原（CO2RR）电催化剂，是将CO2转化为高附加值液体产品的关键。近日，苏州大学Qi Shao，厦门大学黄小青教授报道了Cu/Pb核/壳纳米晶（NCS，CuPb-0.7/C）中Cu核和超薄Pb壳（0.7 nm）之间的强烈协同作用显著地促进了CO2电催化还原为C2+产物。1）研究人员将乙酰丙酮铜（Cu(acac)2）和氯化铅（PbCl2）在抗坏血酸（AA）、二苯醚（DPE）和油胺（OAM）的混合溶液中于190 °C还原3 h，制备了Cu/Pb核/壳NCs。初始的Cu NCs演化为八面体，然后开始形成Pb物种(90min)。135min时，Pb物种进一步还原，并在Cu NCs表面外延生长，形成Cu/Pb核/壳结构。在180 min时，NCs最终生长为Cu/Pb核/壳NCs。通过控制Cu/Pb前驱体的比例，Pb壳层的厚度可以从0.7（CuPb-0.7 NCs）到1.5 nm（CuPb-1.5 NCs），分别相当于在铜表面沉积了大约2层和4层Pb。2）实验结果显示，在流动电池系统中，C2+产物的法拉第效率（FE）和C2+液体产物的选择性分别高达81.6%和49.5%。此外，C2+液体产物的电流密度达到196.8 mA cm−2，在生产C2+液体产物方面优于已报道的大多数Cu基催化剂。密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu/Pb核/壳NCs的协同作用降低了CO2还原为CO和C2+产物生成的两个关键中间体*COOH和*OCCOH的生成能，从而显著提高了C2+液体产物的选择性。研究工作为CO2RR提供了一种高效的铜基催化剂，突出了协同效应对催化电催化剂设计的重要性。
电催化学术QQ群：740997841Pengtang Wang, et al, Synergized Cu/Pb Core/Shell Electrocatalyst for High-Efficiency CO2 Reduction to C2+ Liquids, ACS Nano, 2020DOI: 10.1021/acsnano.0c07869https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07869
10. AEM：Mn-N4氧还原电催化剂：锌-空气电池活性中心和高性能的Operando研究
开发廉价高效的非贵金属电催化剂替代贵金属铂用于碱性氧还原反应（ORR）是目前能源领域的研究热点。近日，考虑到Mn-N-C对*OH较弱的吸附能和丰富的储量，北京化工大学刘军枫教授，韩爱娟副教授，中科院高能物理研究所Lirong Zheng报道了采用一步热活化策略制备了一种具有Mn-N4结构的高效Mn SAS催化剂（Mn-SAS/CN）。然后利用Operando XAS研究了高效锰单原子位点在碱性ORR过程中的原子结构动态变化。并通过非原位像差校正（AC）高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）和X射线吸收精细结构（XAFS）证明了这一点。1）原子分散的Mn以Mn-N4结构锚定在掺氮碳（CN）上。令人印象深刻的是，这种Mn-SAS/CN在0.1 M KOH中表现出0.910 V的超高E1/2，远高于已报道的Mn基材料的Pt/C以及大多数Fe和Co3S3 SAS电催化剂的E1/2。2) Operando XAS分析结果表明，在碱性ORR条件下，Mn的活性中心随外加电位而变化（OHads−MnH+−N4 + e−↔MnL+−N4 + OH-），而未覆盖OHads的MnL+−N4为催化中心。进一步的密度泛函理论（DFT）计算结果表明，优异的ORR性能归因于从MnL+−N4位点到吸附的*OH物种更容易的电子转移。3）研究发现，当组装在锌-空气电池中时，这种Mn−N4材料具有高功率密度和出色的耐用性，因此有望在实际能源器件中取代贵金属Pt。
电催化学术QQ群：740997841Xu Han, et al, Mn−N4 Oxygen Reduction Electrocatalyst: Operando Investigation of Active Sites and High Performance in Zinc–Air Battery, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202002753https://doi.org/10.1002/aenm.202002753
11. AEM：氮硫双掺杂的协同效应助力TiO2优异的储钠性能
改善钠离子在TiO2中的扩散动力学及其固有的电子电导率对于提高钠离子电池TiO2负极的倍率性能和长循环稳定性至关重要。尽管关于单杂原子掺杂TiO2已经得到广泛研究，然而，尚未全面阐明双杂原子掺杂对TiO2储钠性能的影响。近日，华南理工大学熊训辉教授报道了氮/硫共掺杂到高掺杂浓度的锐钛矿型TiO2中空纳米球中（NS-TiO2），可以同时提高电子电导率和钠离子转移动力学，从而提高SIBs的倍率性能和循环稳定性。1）研究人员在室温下通过牺牲模板法制备出NS-TiO2，然后在硫脲的辅助下进行高温气固杂原子掺杂反应。N和S元素在TiO2中的相互促进扩散和迁移率使得NS-TiO2具有较高的原子掺杂浓度。2）实验结果和密度泛函理论（DFT）计算表明，N掺杂在提高TiO2的本征电子电导率方面具有更大的优势，而S掺杂在降低TiO2内部的钠离子扩散势垒方面更有效。此外，与单一的氮或硫掺杂相比，NS-TiO2具有更高的离子电导率和更低的钠扩散能垒。3）实验结果显示，NS-TiO2中空球具有高效稳定的储钠性能，在3350 mA g−1下循环2400次，容量为157.6 mAh g−1，在5025 mA g−1下的倍率容量为156.4 mAh g−1。通过在TiO2中实现高浓度掺杂，以及在调控电子转移和离子扩散动力学方面的协同效应，为制备高性能TiO2基负极提供了一种新的策略。
电池学术QQ群：924176072Mengna Fan, et al, Synergistic Effect of Nitrogen and Sulfur Dual-Doping Endows TiO2 with Exceptional Sodium Storage Performance, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202003037https://doi.org/10.1002/aenm.202003037
