生物催化剂 纳米人纳米人
1. 烯烃分子的光催化C—C加成
目前人们正在追求利用天然催化剂开发化学催化无法进行的非天然反应物的合成，但此类非天然催化反应的实现极具挑战性。广泛存在的烟酰胺依赖性氧化还原酶无法用于单电子转移生物分子交叉偶联；同时由于该反应容易外消旋化，前手性自由基加成反应通常不能表现出立体选择性，这使端烯烃分子的不对称自由基加成反应更加困难。
鉴于此，美国伊利诺伊大学赵会民、厦门大学王斌举等报道，在可见光激发、烟酰胺依赖性酮还原酶（KREDs）联合催化体系中，利用N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺与末端烯烃产生的自由基为反应物，构筑了含有α-羰基立构中心的分子。
关键点：
1）通过蛋白质晶体结构分析以及诱导策略对KRED进行工程改造，获得了一系列高质量的变体结构，可以提高反应的性能。
反应状况：通过较为简单的反应过程将羧酸分子转化为N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺的酯类，然后以0.75-1.5 mol %KRED为酶催化剂，加入烯烃反应物，在32 ℃、N2保护条件下进行光酶催化反应。
2）反应机理：通过控制实验、晶体学研究和计算化学模拟相结合的方法发现，工程化生物催化剂可以克服该反应容易消旋化的缺点，并抑制副反应的发生，从而达到化学催化反应难以达到的优异的立体选择性。
Huang, X.、Feng, J.、Cui, J. 等人，Nat Catal（2022 年）
DOI:10.1038/-022-00777-4
2. .: 孤立的 Co 原子调节 Pt-O-Pt 原子团簇以促进电催化析氢
虽然铂（Pt）是酸性条件下最有效的析氢（HER）催化剂，但其稀缺性和高价格严重阻碍了其广泛应用。最近，新南威尔士大学的Xunyu Lu和Han利用孤立的Co原子和N共掺杂的多孔碳（CoNC）作为独特基质，引导了Pt Acs（Pt-ACs / CoNC）的形成。
关键点：
1）CoNC中的Co原子作为Pt物种的锚定中心，形成强的金属-载体相互作用，可以有效防止Pt原子不必要地聚集到纳米颗粒中。
2）X射线吸收光谱（XAS）和密度泛函理论（DFT）计算表明，Pt AC由Pt原子与O原子桥联组成，形成的Pt-O-Pt单元与SAC中的Pt原子相比具有较低的Pt氧化态，这是由于Pt-ACs/CoNCs中Pt到周围O原子的离域电荷较少。Pt-O-Pt单元中相邻的富电子Pt原子的存在使其成为H2生成的主要活性中心，而这些O连接体进一步促进了吸附H*的转移和H2的解吸。
3）制备的Pt-ACs/CoNCs表现出优异的HER催化活性，仅需24 mV的过电位即可获得10 mA cm-2的电流密度。此外，在50 mV的过电位下，Pt-ACs/CoNCs的质量活性为28.6 A mg-1，优于相同测试条件下含有20 wt％Pt的商业Pt/C催化剂。此外，该简单方法已扩展到制备以CoNCs为载体的Ru ACs和Ir ACs，表现出理想的电催化性能。
Zhao, Y.、Kumar, PV、Tan, X. 等人。Pt-O-Pt 与原子的相互作用。Nat 13, 2430 (2022)。
DOI: 10.1038/-022-30155-4
3. 焦耳：钙钛矿太阳能电池的脉冲疗法
钙钛矿太阳能电池商业化的最大挑战是确保长期稳定性。韩国首尔国立大学的 Ahn、Choi 等人开发了脉冲疗法，通过解决最大功率点跟踪 (MPPT) 期间电荷和离子的积累，可以恢复退化的设备并最终延长设备寿命。
关键点：
1) 在该技术中，在短时间内反复施加反向偏压，以消除累积的电荷并重新分配在能量收集过程中迁移的离子，而无需暂停操作。
2)有趣的是，这种处理方法不仅可以延缓不可逆的退化，还可以在短暂的反向偏置后立即恢复退化的功率。
3）处理过程中光致发光强度和光电流动力学的原位测量证实，新形成的缺陷可以由于放电和离子重新分布而被消灭，具有抑制缺陷形成和不可逆退化的特点。在长期测试中，研究人员观察到器件稳定性和总收集能量的显着改善。
等，用于太阳能电池，Joule，2022 年
DOI: 10.1016/j.joule.2022.04.007
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4. JACS：巨噬细胞中肽的自扩增组装可增强炎症治疗
酶调控多肽原位自组装是构建诊断和治疗药物的有效策略，但这一过程往往强烈依赖于酶的过度表达。南开大学余志林研究员报道了一种与酶表达相关的策略，实现巨噬细胞内多肽的精准自扩增组装，并利用其提升传统药物的抗炎效果。
关键点：
1）实验通过酶反应肽及其衍生物与蛋白配体的协同组装，建立了自扩增组装体系。酶NAD(P)H醌脱氢酶1（NQO1）可以还原肽片段，形成对蛋白有高亲和力的纳米纤维，并促进NQO1的表达。NQO1水平的升高又会反过来促进肽组装成纳米纤维的过程，从而在巨噬细胞中建立肽组装与NQO1表达之间的扩增关系。
2）实验还利用该自扩增组装系统作为药物地塞米松的载体，证明其可以被动靶向递送药物至急性肺损伤部位。体内和体外研究均证实，该自扩增组装系统可以通过同时缓解活性氧的副作用和下调促炎细胞因子来增强地塞米松的抗炎作用。综上所述，本研究结果表明通过自扩增过程调控活细胞中常规酶水平下的多肽组装可以为在活细胞中构建超分子诊断和治疗药物提供新的策略。
Song. 等人。自 。的。2022
DOI: 10.1021/jacs。
5. JACS：Ni(OH)2纳米片中的双电子转移有利于能量存储
给定电极材料的理论容量最终取决于每个氧化还原中心转移的电子数。多电子转移过程的设计可以突破单电子转移的限制，使总容量成倍增加，但由于多电子转移过程的热力学和动力学复杂，实现起来比较困难。最近，北京航空航天大学郭林教授和刘利民教授报道了单层Ni(OH)2纳米薄膜中的双电子转移，这与传统多层材料中的单电子转移形成了鲜明的对比。
关键点：
1）研究人员利用第一性原理计算预测Ni2+→Ni3+的第一次氧化过程容易发生，而在多层材料中，Ni3+→Ni4+中的第二次电子转移受到Ni3+（）八面体的Jahn畸变引起的层间氢键和磁区H结构的强烈阻碍。相反，在单层薄膜中，由于所有H原子都充分暴露，第二次电子转移很容易发生。
2）实验结果表明，制备的单层氧化还原容量高达576 mAh/g，几乎是单电子转移过程理论容量的两倍。原位实验表明，在充电过程中，单层Ni(OH)2可以转移两个电子，大部分Ni离子转化为Ni4+，而块体Ni(OH)2只能发生部分转化。
这项工作揭示了原子级薄Ni(OH)2纳米片中的一种新型氧化还原反应机制，并为调节电子转移数以增加相关储能材料的容量提供了一种有希望的途径。
Kang 等人，《Ni(OH) 中的 Two-》，《J. Am. Chem. Soc.》，2022 年
DOI: 10.1021/jacs。
6. JACS：金催化CO2电化学还原机理
当没有采用原位ATR-FTIR研究Au催化剂的电化学CO2还原反应时，人们普遍认为对CO2还原为CO具有最佳选择性和催化活性的位点只能是Au表面的top位点。目前由于原位光谱表征技术的发展和光谱电催化反应体系的进步，人们可以在真实的电催化条件下测试该反应的原位IR，从而对CO2还原为CO的反应有了更深入的了解。
鉴于此，美国耶鲁大学的王等人报道，在同一光谱电化学反应电解池中，通过制备具有优异CO2还原活性和红外表面信号增强能力的金涂覆Si ATR晶体电化学电极，表征了桥接*CO物种的吸附和解吸行为。
关键点：
1）研究发现，Au催化剂表面发生不可逆的结构重构，从而为CO的吸附提供大量的吸附位点，在反应开始的几十秒内就引发了CO2还原反应。
2）通过研究*COB（桥吸附*CO）随电化学电位变化的脱附动力学，定量分析了反应过程中稳态表面*COB浓度，进一步证实*COB是反应中的中间体，在桥位发生38%中等过电位下的还原反应。
Zixu Tao 等人，金矿遗址，J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI:10.1021/jacs。
7. JACS：三元金属间驻极体La-TM-Si/Ru产氨催化机理
金属间化合物驻极体（）在合成氨和活化CO2方面具有优异的催化活性，因此目前受到广泛关注。然而，该材料的工作机理自始至终并未被深入了解，阻碍了该类催化剂的进一步发展。鉴于此，东京工业大学的Hideo和西北工业大学的王俊杰报道了一系列三元金属间驻极体催化剂La-TM-Si（TM=Co，Fe，Mn）的合成，并利用该类驻极体负载Ru催化剂，考察其氨合成性能。
关键点：
1）虽然这几种金属间驻极体材料具有相同的晶体结构和较低的功函数，但是这些材料在促进Ru催化剂方面的表现有所不同。催化反应活性的变化规律为：Ru/>Ru/>Ru/。其中，Ru/的催化耐久性相对于另外两种催化剂有明显的提高。
2）通过实验与第一性原理相结合的方法发现该负载型Ru催化剂的表观N2活化能较低，表明金属间化合物驻极体负载材料独特的电子结构和原子结构显著促进N2分子的活化和解离。NHx在La上的生成在能量上更加适宜，克服了仅以Ru为催化剂时的标度关系。研究发现NH2生成步骤是Ru/La-TM-Si反应的速率控制步骤，过渡金属TM可以显著改善La-TM-Si和Ru之间的金属-底物相互作用。该研究结果将有助于开发新型高效的氨合成及加氢催化剂。
Gong 等人，Ru- for，J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI:10.1021/jacs。
8. JACS：氧化还原活性Fe4L6超分子笼状酸碱自适应催化
超分子笼状结构一直受到广泛关注，该结构具有人工合成天然酶的前景。通过笼状的自组装结构，在底物和催化剂之间建立模拟生物催化的环境，在纳米尺寸的空间内限域修饰多个催化活性位点，便于协同催化。鉴于此，中山大学苏承勇等人报道了通过顶点定向有机片段螯合组装法构建有机金属笼状结构材料+(MOC-63)。该有机笼状结构材料将12个咪唑氢受体-供体结构和4个具有氧化还原活性的Fe限域在八面体纳米空间内。
关键点：
1）与常见的超分子有机笼结构不同，MOC-63含有六个双极配体（）作为顶点，四个三齿螯合结构Fe(N^N)3结构作为面，因此提高了MOC-63笼结构在酸性溶液、碱性溶液和氧化还原溶液中的稳定性。
2）MOC-63在四氢喹啉脱氢反应中表现出更好的催化活性。超分子笼的限域结构使得多个Fe中心和自由基物种能够协同作用，在笼的限域空间内完成多个中间体参与的多步反应过程。有机笼结构中咪唑基团的酸碱缓冲能力可以调控整体电荷状态，避免pH变化对反应的影响，在不同溶剂中保持稳定性，提高酸性环境下的反应速率，催化剂易于回收利用。
Yu-Lin Lu 等人，基于酸碱的氧化还原反应，J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI:10.1021/jacs。
9. JACS：超大孔手性分子筛
开发超大孔道手性分子筛催化剂和立体选择性加工大体积产物是化学领域最大的挑战之一。鉴于此，西班牙催化与石油化学研究所的Luis Gómez-üela等人报道了利用简单有机手性阳离子作为手性诱导剂和N,N-乙基甲基伪麻黄碱合成了含有ITV骨架和超大立体孔道的GTM-3手性分子筛。
关键点：
1）该手性分子筛可用于大分子底物的对映选择性有机合成，例如反式二苯乙烯氧化物的反应取得了意想不到的对映选择性，产物ee选择性可达30%。
该研究工作展示了手性分子筛材料在手性药物分子不对称催化合成领域的发展前景。
Ramón de la Serna 等人，GTM-3，一个超大孔，J. Am. 化学。 社会。 2022
DOI:10.1021/jacs。
10. JACS：压力响应型Ni(0)金属有机分子室温下可逆CO吸附
金属有机分子的化学吸附对于气体分子的分离和长期保存非常重要。金属有机吸附剂分子的金属中心原子与气体分子之间形成的共价键影响气体分子，特别是低氧化态的金属中心原子的解吸效率。鉴于此，大阪大学等报道开发了一种压力响应性的Ni(0)金属有机分子，可在室温下可逆地化学吸附CO分子。
关键点：
1）该Ni(0)金属有机分子采用了一种不太稳定的配体（N-氧化膦取代基修饰的N-杂环卡宾配体），可以通过配体交换反应实现CO从Ni(0)金属有机分子上的可逆吸附/解吸。
2）吸附和解吸过程在离子液体中进行，可以提高CO的解吸速率，实现可重复使用的吸附-解吸分子体系。该研究表明，零价金属有机分子复合物可用于开发可持续的CO化学吸附剂。
，等人，Room- of on (0) ，J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI:10.1021/jacs。
11. ACS Nano：基于压阻传感机制的柔性MXene/细菌纤维膜声学探测器
柔性压力传感器作为可穿戴电子产品的重要组成部分，在健康监测、人机交互、软体机器人等领域受到广泛关注。然而，传统研究多集中于基本的力学传感测试和普通的人体运动监测，而忽略了其在日常生活中的其他应用。近日，华中科技大学的刘教授报道了一种利用Mxene（）/BC薄膜压阻传感器检测声音信号、识别声音属性、显示声音图像的方法。
关键点：
1)该MXene/BC薄膜压阻传感器采用纸作为柔性基板，铜带作为电极，并用一块弹性聚丙烯（PP）薄膜封装而成。
2）该传感器不仅具有良好的综合传感性能和在低压力范围内（0～0.82 kPa：51.14 kPa−1）的高灵敏度、宽线性范围（0−0.82 kPa，0.82−10.92 kPa）、快速的响应/恢复时间（99/93 ms）和稳定性（5 000 次循环）等特点，而且能够监测人体运动。
3）同样的测试方式还能区分不同语言（中文/英文）的结构单元和声音属性（音量/音调）的变化，也为解决发音困难的问题提供了一种创造性的思路。此外，该传感器还能通过感知声音传播中的气压波来识别声音，为量化自然声景中不同样本的含义和成分奠定了基础。
4）此外，还探索了声音可视化的潜在应用，记录声音形态并通过图片呈现声音内容。这种低频采样大大简化了传统的语音采集、识别和呈现。更重要的是，该传感器轻薄，采用可生物降解的原材料，便于携带，符合环保要求。
Tuoyi Su 等人，基于 MXene/ 的薄膜声音，ACS Nano，2022 年
DOI: 10.1021/。
12. ACS Nano：在芳纶纳米纤维和碳纳米管气凝胶纤维上原位加载聚吡咯作为生理和运动传感器
纳米复合导电纤维是近年来发展起来的一类轻量化材料，具有较高的柔韧性和较强的可编织性，可以满足柔性可穿戴设备的要求。近日，陕西科技大学陆照清教授采用湿法纺丝制备出轻质多孔芳纶纳米纤维（ANF）和涂覆聚吡咯（Ppy）层的碳纳米管（CNT）气凝胶纤维，用于运动检测和信息传输。
关键点：
1) 首先，通过磁力搅拌将ANF/DMSO和CNT/DMSO溶液分散，形成均匀的ANF/CNT/DMSO溶液。其次，将ANF/CNT/DMSO溶液注入去离子水中，得到灰色的ANF/CNT水凝胶纤维，然后用Py溶液浸渍，再用FeCl3溶液浸渍。Py单体通过Fe3+离子的氧化在纤维表面原位聚合。三维（3D）图像显示，所获得的ANF/CNT/PPy水凝胶纤维表面具有轴向取向结构，这是由于纳米材料在管内的轴向流动引起的。
2）ANF/CNT/PPy气凝胶纤维具有密度低（56.3 mg/cm3）、电导率低（6.43 S/m）、拉伸强度低（2.88 Mpa）等特点，可用作高灵敏度（0.12）、长寿命（1000次）的运动传感器。同时利用气凝胶纤维的导电性缩短信息传输时间（可达46%）。此外，耐高温和耐低温（−196至100℃）的气凝胶纤维还可用作快速加热器和离子溶液检测器。
总之，制备的ANF/CNT/PPy气凝胶纤维可用作人体健康检测和运动监测的多功能传感器。
Huang，原位研究，ACS Nano，2022
DOI: 10.1021/。