1. Nature Catal.: 多相电催化的机理研究
电催化对于电能和化学能的有效相互转化至关重要。电极表面的基本和多步电催化电子转移（ET）反应通常分为内球或外球。在外球面非均相过程中，电子通过在电极和氧化还原活性物质之间穿过溶剂层隧穿而转移。界面外层ET的动力学由Marcus理论很好地描述，其中ET速率随热力学驱动力（即施加的超电势）呈指数增长，直到驱动力接近重组能为止，超过重组能速率对过电位的进一步增长不敏感。尽管对多相电催化的研究已经进行了一个多世纪，但其确切的作用机制仍然知之甚少。有鉴于此，麻省理工学院Yogesh Surendranath和俄勒冈大学Shannon W. Boettcher等人，提出IrOx上的析氧反应是由Ir-O活性位点的氧化还原状态的变化驱动的，而不是由界面电场的变化驱动的。1）研究发现表面-空穴密度的变化与决定速率的水/氧基偶联反应的活化能（Ea）线性相关。在界面处施加额外的电场对Ea的影响很小，因为假定的速率限制步骤不涉及离子或电子跨越双层的跃迁。2）OER在IrOx上的内球反应步骤是由氧化的M-O位点的强大氧化力驱动的，而不是由跨双层的静电势梯度驱动的。水氧化的速率决定步骤涉及催化剂中氧化的金属-氧位点与H2O或OH-之间的反应，且速率随这些氧化位点的浓度而增加。3）化学驱动力和静电驱动力的相对贡献主要取决于催化反应的固体的电子结构。在分子精确的M–N掺杂碳材料中，M活性位点具有内球催化作用，但不一定会在极化时改变其局部化合价。
电催化学术QQ群：740997841Boettcher, S.W., Surendranath, Y. Heterogeneous electrocatalysis goes chemical. Nat Catal (2021).DOI: 10.1038/s41929-020-00570-1https://doi.org/10.1038/s41929-020-00570-1
2. Nature Photonics: 高效率，窄发射的稳定的纯蓝色超荧光有机发光二极管
有机发光二极管（OLED）是下一代显示器的有前途的光源技术。尽管OLED取得了的巨大进步，但要生产具有足够的色纯度，使用寿命和效率的蓝色OLED仍然是一项挑战。纯蓝OLED表现出100％的内量子效率的极短使用寿命的原因之一是存在高反应性的“热”三重态激子，该激子是通过长寿命三重态的激子淬灭产生的，这些高能粒子会对周围的有机材料产生不利影响，从而导致器件性能下降。九州大学Chihaya Adachi和Chin-Yiu Chan等人报道了一种纯蓝色高效的OLED。1）该OLED的蓝光的国际照明委员会（CIE）坐标为0.13，0.16，在1,000 cd m-2时外量子效率高达32％，发光半峰宽只有19 nm。同时，器件具有良好的稳定性在1,000 cd m-2的初始亮度下，18小时后，仍可保持的初始亮度（LT95）的95％2）该设计基于两单元堆叠的串联超荧光OLED，其单线激发态能量从表现出热激活延迟荧光（TADF）的天蓝色辅助掺杂剂（称为杂体施主型TADF（HDT-1）转移到纯蓝色的发光层。通过对器件制造和程序的更严格控制，可以预期器件寿命将进一步提高，以与商用荧光蓝OLED竞争。
光电器件学术QQ群：474948391Chan, CY., Tanaka, M., Lee, YT. et al. Stable pure-blue hyperfluorescence organic light-emitting diodes with high-efficiency and narrow emission. Nat. Photonics (2021).https://doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z
3. Chem. Soc. Rev.：用大分子试剂抑制和消除微生物生物膜
澳大利亚联邦科学与工业研究组织Lewis D. Blackman和Katherine E. S. Locock对利用大分子试剂抑制和消除微生物生物膜的相关研究进行了综述。1）生物膜是由绝大多数细菌和真菌在表面上形成的复杂的三维结构，它对人类日常生活的诸多方面也有着重要的不利影响。由于生物膜对传统抗菌剂具有高耐药性，因此如何对其进行消除仍是具有相当挑战性的难题，这一难题也促使研究人员不断地寻找和开发新型高效的抗菌膜材料。其中，水溶性大分子(包括多肽、蛋白质、合成聚合物以及纳米材料)是一类非常有发展前途的抗菌膜材料，这些材料具有多样的功能，可以抑制生物膜的形成和分离，进而破坏生物膜内的生物。2）作者在文中综述了近年来利用大分子方法抑制和消除生物膜的相关研究进展，其中包括对环境刺激进行响应产生按需抗菌膜活性的材料以及具有协同作用的抗菌膜材料等；随后，作者对模仿和利用自然衍生物种的材料以构建先进的仿生杂交抗生膜材料的研究进行了重点介绍；最后，作者也对这一研究领域的未来发展方向提出了对应的见解。
生物材料学术QQ群：1067866501Lewis D. Blackman. et al. Approaches for the inhibition and elimination of microbial biofilms using macromolecular agents. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00986e#!divAbstract
4. JACS：胺/羰基有机分子协同催化α-羟基化
羰基、有机胺是有机催化中的“阴/阳”两面，同时能够互相转化。因此当作为共催化剂时，这两种分子能够相互反应和结合，进而消除单独的反应活性。在许多催化反应过程中，胺催化剂、羰基催化剂无法很好的兼容用于同一个反应体系中，因此人们并未发展出有机胺/羰基协同催化反应体系。有鉴于此，清华大学罗三中、张龙等报道了一级胺、酮用于H2O2对β-酮羰基分子进行协同催化实现不对称α-羟基化反应。在该反应中，手性一级有机胺除了参与到烯胺催化反应循环中，还能够与酮催化剂协同作用，通过酮亚胺（ketimine）得到恶唑烷中间体活化H2O2分子。1）通过这种烯胺-恶唑烷之间的耦合，实现了以较好的产率和对映选择性对β-酮羰基进行α-羟基化。尤其是，本方法学能够对肽酰胺、手性酯进行高对映选择性的后期官能团化。该过程操作简单方便，反应条件温和，这种有机胺-酮的协同催化为H2O2的催化活化反应提供方法学，拓展了有机胺-羰基分子参与的催化反应种类。
Mao Cai, et al, Chiral Primary Amine/Ketone Cooperative Catalysis for Asymmetric α-Hydroxylation with Hydrogen Peroxide, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c11787https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11787
5. Angew：溶剂依赖的吸附驱动机制用于MOFs基蛋黄壳纳米结构
基于金属有机框架（MOFs）的蛋黄壳纳米结构由于其多功能性而引起极大的关注。然而，控制蛋黄壳纳米结构的大小和形貌仍然具有挑战，因为其形成机理尚不清晰。近日，北京化工大学Huiyu Liu等报道了一种溶剂依赖的吸附驱动机制，基于该机制可合成具有可调大小和形貌的介孔SiO2壳（ZIF-8@mSiO2）包裹的蛋黄壳MOFs基纳米结构。1）研究表明，甲醇（CH3OH）和水（H2O）在ZIF-8核上的选择性竞争吸附对诱导蛋黄壳纳米结构的形貌演变具有决定性作用，可以通过调节CH3OH与H2O的比例来控制其内核尺寸和形貌。2）该形成机理可归因于ZIF-8甲醇的优先吸附，这主要通过CH3OH与H2O在ZIF-8上的平均吸附能的变化来实现。3）合成的ZIF-8@mSiO2蛋黄壳纳米结构在声空化作用下会产生ROS，因此表现出出色的声动力学性质，这使其有可能用作声敏剂。该工作不仅对设计基于MOFs的蛋黄壳纳米结构具有重要的意义，而且还将促进MOFs材料的广泛应用。
多孔材料学术QQ群：813094255Weiwei Wang, et al. Solvent‐Dependent Adsorption‐Driven Mechanism for MOFs‐Based Yolk‐Shell Nanostructures. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202016022https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202014895
6. Angew：可控合成特定层数二维钙钛矿纳米片的通用方法
通过改变化学式为A'2An-1BnX3n+1的2D钙钛矿的化学成分可调节其光学和电子特性，因而引起了人们的广泛关注。尽管通过改变卤化物的组成可以实现高色纯度的发射钙钛矿纳米材料，但是由于纳米粒子的快速成核过程，单相、特定层数二维钙钛矿纳米材料的制备仍具有挑战。近日，国立台湾大学Ching-Wen Chiu，Pi-Tai Chou，Hao Ming Chen等报道了一种简便，合理，高效的方法，通过动力学控制合成特定层数的铅和锡基单分散二维钙钛矿纳米片。1）研究表明，在反应介质中添加羧酸添加剂会促进动力学产物选择性地形成多层二维钙钛矿，而不是单层热力学钙钛矿。2）获得的特定层数地2D钙钛矿显示出一种趋势，即减少每个无机片的八面体层数会导致光致发光能量的增加，辐射衰减率的提高以及光稳定性的显著提高。该概念也适用于锡基钙钛矿纳米板的选择性合成，这表明所观察到的动力学控制效果应具有普遍性，因此有望在2D钙钛矿材料领域产生深远的影响。
发光材料与器件学术QQ群：529627332Jin-Tai Lin, et al. A Universal Approach for Controllable Synthesis of n‐Specific Layer 2D Perovskite Nanoplates. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202016022https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016140
7. Angew.: Cu-CHA上低温NH3-SCR的氧化还原机理
Cu-CHA是目前用于车辆应用中氮氧化物选择性催化还原(SCR)的最先进催化剂。尽管进行了广泛的研究，但目前的机理仍不清楚，例如SCR工作条件下活性Cu离子的性质和反应途径。有鉴于此，意大利米兰理工大学Enrico Tronconi和浙江大学高翔等人，通过化学捕集技术，瞬态响应方法，紫外-可见-近红外光谱以及基于瞬态动力学分析和密度泛函理论计算的建模工具，探讨了Cu-CHA低温(LT)下SCR的氧化还原机制。1）研究表明，LT‐SCR的还原半衰期（RHC）速率对Cu II呈二次依赖关系，因此对基于孤立Cu II离子的单位点机理提出了质疑。2）相反，提出了一种Cu II对介导的LT-RHC途径，其中NO氧化活化为可移动的亚硝酸盐前体中间体导致了Cu II的还原。总之，该工作首次突出了双核铜配合物在LT-SCR的氧化部分和RHC级联反应中的作用。
Wenshuo Hu et al. On the Redox Mechanism of Low‐Temperature NH3‐SCR over Cu‐CHA: A Combined Experimental and Theoretical Study of the Reduction Half Cycle. Angew., 2021.DOI: 10.1002/anie.202014926https://doi.org/10.1002/anie.202014926
8. Angew：酶激活的DNAzyme传感器用于对金属离子进行细胞选择性成像
由于细胞内金属离子在许多细胞过程中起着至关重要的作用，因此人们对于细胞内金属离子的成像有着浓厚的研究兴趣。目前的挑战是如何开发一种化学方法以对金属离子进行细胞选择性成像。国家纳米科学中心李乐乐研究员首次报道了一种酶激活的DNAzyme传感技术，该技术能够在体内外区分肿瘤细胞和正常细胞中的金属离子信号。1）实验利用工程化阻断序列来抑制传统的DNAzyme传感器的传感活性，该阻断序列包含一个可被癌细胞特异性酶所剪切的碱基位点，因此其活性可选择性地被癌细胞中的酶恢复以实现对金属离子的传感。2）实验结果表明，该DNAzyme传感器不仅能够通过酶激活途径对金属离子进行癌细胞选择性传感和成像，而且还可以在荷瘤小鼠体内对它的金属离子传感活性进行精确控制。因此，该生物传感技术也为探索不同金属离子在特定疾病中的生物作用提供了一个高效的研究工具。
生物医药学术QQ群：1033214008Deyu Yi. et al. An Enzyme-Activatable Engineered DNAzyme Sensor for Cell-Selective Imaging of Metal Ions. Angewandte Chemie International Edition. 2020DOI: 10.1002/anie.202015979https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015979
9. Angew：控制溶液态聚合物聚集体的动力学用于实现聚合物半导体的高效n掺杂
聚合物半导体的掺杂通常受到聚合物和掺杂剂之间的相容性问题的限制。尽管人们通过化学修饰来提高聚合物半导体的相容性，但n型掺杂的聚合物半导体的电导率通常在10 S cm−1以下。近日，北京大学雷霆研究员报道了一种新策略，通过调节共轭聚合物的溶液态聚集体来克服相容性问题。1）研究人员采用LUMO能级为-4.0 eV的n型供体-受体（DA）聚合物P(PzDPP-CT2)和常用的n型掺杂剂N-DMBI。研究发现，共轭聚合物的溶液态（solution-state）聚集体不仅随溶剂和温度的变化而变化，而且随溶液老化时间的变化而变化。对溶液态聚合物聚集体的调控可以直接影响其固态微结构和与掺杂剂的相容性。2）结果表明，n型掺杂的P(PzDPP-CT2)具有高达32.1 S cm−1的高一个数量级的电导率，在溶液处理的n掺杂聚合物半导体中位居前列。此外，使用相同的策略，N2200的电导率也增加了一倍，这表明该策略可能适用于其他不同类型的共轭聚合物。研究工作突出了揭示聚合物聚集体的动力学以及对固态微结构和掺杂效率的影响的重要性。
光电器件学术QQ群：474948391Miao Xiong, et al, Efficient n-Doping of Polymeric Semiconductors through Controlling the Dynamics of Solution-State Polymer Aggregates, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202015216https://doi.org/10.1002/anie.202015216
10. Angew：MOF基超强乙炔纳米阱用于高效分离C2H2/CO2
在过去的几十年中，具有开放金属位点的多孔材料被广泛研究用于分离各种气体混合物。然而，与多个结合位点相比，目前的开放金属位点在分离物理特性非常相似的C2H2/CO2等具有挑战性的混合气体方面表现出一定的局限性。近日，美国北德克萨斯州大学马胜前教授，苏州大学Zheng Niu报道了一种基于多重结合作用的新型超强C2H2“纳米陷阱”，以有效捕获C2H2分子并分离C2H2/CO2混合物。1）研究人员采用H2ATC（1，3，5，7-金刚烷四羧酸）配体与硝酸铜的水热反应合成了ATC-Cu（Cu2(ATC)）。结构表征显示，ATC-Cu中四个Cu-桨轮次级构筑单元（SBU）通过ATC配基连接在一起，构成一个4，4坐标的网络。沿b轴和c轴可以观察到由相对相邻的Cu-桨轮和4.43×5.39 Å （减去范德华半径后）的脂肪族烃腔形成的矩形通道。当减去范德华半径后，相邻Cu-桨轮之间的Cu-Cu距离仅为4.43 Å，从而在该区域内提供了相当大的双势配位相互作用，有望为乙炔产生一个强大的结合位点。此外，ATC-Cu中的脂肪族碳氢化合物空腔具有12个向内的氢原子，这些氢原子之间的平均距离较短（3.5 Å），空腔的中心为C2H2提供了另一个潜在的吸附位点。2）实验结果显示，ATC-Cu基超强乙炔纳米陷阱对C2H2的基准Qst为79.1kJ mol-1，在1×10-2 bar处的纯C2H2吸附量达到创纪录的2.54 mmol g-1，具有最高的C2H2/CO2的选择性（53.6），因而成为捕获C2H2和分离C2H2/CO2的新基准材料。3）研究人员利用原位单晶X射线衍射，揭示了C2H2分子在MOF基纳米陷阱中的位置，并确定了与C2H2强相互作用的多个结合位点。该研究工作不仅提供了一种创纪录的C2H2吸附剂，而且提出了一种基于协同效应构建高效分离材料的新途径。
多孔材料学术QQ群：813094255Zheng Niu, et al, A MOF-based Ultra-Strong Acetylene Nano-trap for Highly Efficient C2H2/CO2 Separation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202016225https://doi.org/10.1002/anie.202016225
11. Angew：长程铁磁性活化的MoS2单层中的单原子层催化：超越单原子催化
具有完全活化的基底原子的单原子层催化剂有望为单原子催化剂的低负载密度瓶颈提供最终解决方案。近日，中科大韦世强教授，孙治湖，Wensheng Yan报道了一种策略，通过掺杂Co离子来诱导长程铁磁有序，从而活化单层MoS2的大部分基底原子位点。1）原位同步辐射显微红外光谱和电化学测试表明，该策略可以活化铁磁单层膜中50%以上的惰性基面上的S原子用于析氢反应（HER）。单个基底位点的活性与边缘位点的活性相当。2）由于活性位点的密度大大增加，片上微电池测试结果显示，Co-MoS2单层膜在137 mV的过电位下的电流密度达到10 mA cm-2，对应的质量活度为28571 A g-1，比多层膜高出两个数量级。该单层膜的交换电流密度为75 μA cm-2，超过了目前报道的大多数MoS2基催化剂。3）实验表征和理论计算结果显示，基面S原子的活化是由于d电子的自旋态离域和费米能级附近S-p电子密度的增加，从而促进了基面S原子的氢吸附能力。
纳米催化学术QQ群：256363607Hengli Duan, et al, Single-atom-layer catalysis in MoS2 monolayer activated by long-range ferromagnetism: beyond the single-atom catalysis, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202014968https://doi.org/10.1002/anie.202014968
12. Nano Research: 室温下探索H2O介导的HCHO光氧化的反应途径
光氧化为去除HCHO的主要室内污染物提供了一种有希望的策略，而潜在的光氧化机制仍不清楚，尤其是H2O分子的确切作用。有鉴于此，中国科学技术大学谢毅院士和孙永福教授等人，利用原位光谱技术揭示了H2O介导的HCHO光氧化机理，合成的有缺陷的Bi2WO6超薄薄片在室温下借助于水实现了HCHO的高速率光氧化。1）设计构建了一种具有明确结构和均一活性位点的缺陷态半导体超薄纳米片作为研究模型，并借助多种时间分辨的原位表征技术，在原子水平上揭示了水参与的光催化甲醛氧化机理。2）原位电子顺磁共振实验证实了•OH自由基的存在，其可能是由光生空穴氧化水生成的。同步辐射真空紫外光电离质谱和H218O同位素标记实验直接证明了形成的•OH自由基是产物CO2中氧原子的来源。3）原位傅立叶变换红外光谱表征结果证实HCOO*基团是主要的氧化中间体。密度泛函理论计算进一步揭示了•OH的形成过程是限速步骤，有力地证明了H2O在促进HCHO光氧化中的关键作用。总之，该工作首先清楚地揭示了H2O介导的HCHO光氧化机理，有望在环境条件下高效去除室内HCHO。
光催化学术QQ群：927909706Weiwei Shao et al. Probing reaction pathways for H2O-mediated HCHO photooxidation at room temperature. Nano Research, 2020.DOI: 10.1007/s12274-020-3205-yhttps://doi.org/10.1007/s12274-020-3205-y
