合成氨再登Nature，聚合物分离膜Science

合成氨再登Nature，聚合物分离膜Science

1.：Ni/LaN活化N2合成NH3反应

NH3是化肥工业的重要原料，也是最重要的工业化学品。 由N2直接合成NH3是非常困难的。 目前通过N2活化制备NH3通常是通过Haber-Bosch工艺来实现。 研究人员尝试了各种新方法来改变N2激活途径，希望激活N≡N的过程能够更加高效。 这些方法包括向传统的铁、钌基催化剂中添加碱金属/碱土金属氧化物作为促进剂，通过增强从过渡金属到N2反键轨道的电子转移。 电子晶体基板表现出更好的效果，因为它具有较低的功函数和较高的电子密度，从而降低了反应能垒。 通过对该催化剂的改性，实现了温和条件下的N2活化反应，但该反应过程中无法避免贵金属Ru的参与。 秀夫等人。 东京工业大学的研究人员报道了一种 Ni/LaN 催化剂，该催化剂通过激活 Ni 上的 H2 和激活 LaN 中的 N 缺陷位点上的 N2 来实现更高的 NH3 转化性能。

本文要点：

1) LaN是具有NaCl结构的晶体。 计算表明LaN处于半金属态，价带由N 2p 组成，导带由La 5d 和6s 组成。 作者认为，N缺陷形成后，电子会转移到La上。当Ni金属改性时，Ni 3d轨道会贡献费米能级附近的电子态，所以N缺陷形成后，电子会转移到Ni上。 作者发现镍-氮相互作用很强，可以稳定镍纳米粒子的烧结。

2）催化反应。 在400 ℃、0.1 MPa条件下，Ni(12.5%)/LaN的转化效率为5543 μmol g-1h-1，表观活化能为60 kJ mol-1。 Ni(5%)/LaN的催化效率为2400 μmol g-1h-1，不添加Ni的LaN基本没有催化活性。 Ni/LaN纳米颗粒反应中NH3的浓度达到0.37vol%（非常接近热力学平衡点0.45%），而本体Ni/LaN催化剂中NH3的浓度略低（0.16%）。 长期连续催化反应结果表明，在连续催化100h过程中保持稳定，长期催化后催化剂结构没有发生变化（界面上的Ni纳米颗粒没有烧结）。

在变压催化反应试验中，作者发现，当反应压力提高到0.9 MPa时，反应速率继续提高，且催化剂不会中毒。

叶天南，等。 - 对于 Ni- , 2020, 583, 391-395

DOI：10.1038/-020-2464-9

2.：锕系元素硫基复合材料在高压下的键结构

在锕系元素中，锔()元素具有特殊的特性。 这是由于其半饱和填充的5f7壳层电子结构，导致其能量比具有5fn电子排布结构的其他类型元素低，产生难以减少且无法容易形成化学键的特性。 这种效应在钆元素（锔的模拟元素）的 4f 配置电子结构中更为明显。 然而，在较大压力的影响下，金属材料中的5f电子会从局域化变为离域化，晶体结构会受到相邻原子间磁相互作用的影响。 因此，(III)-配体中的前沿轨道相互作用可以在较高压力下进行调节，并在金属-配体键结构中产生共价。 因此，亚琛工业大学、纽约州立大学布法罗分校的 Eva Zurek、佛罗里达州立大学的 E.-Schönzart 等人。 报道了[Cm(pydtc)4]-分子在高压(高达11 GPa)下的5f/6d轨道发生变化，并与[Nd(pydtc)4]-进行比较，并与苯六甲酸酯分子进行比较只含有Cm-O键。

本文要点：

作者发现，在[Nd(pydtc)4]-中，在高压条件下，吸收光谱中ff转换的变化低于[Cm(pydtc)4]-，这是由于中键的扰动减少所致。分子。 结果表明，Cm-S键5f轨道的金属键成分在高压条件下增加，特别是在0到11 GPa的变化过程中增加了一倍。 该工作阐明了Ac系列元素中轨道共价相互作用的复杂变化，为研究高压条件下Ac系列分子以及配体对Ac系列分子的影响提供了经验和实例。 2）作者发现Ac系列元素中5f轨道的径向延伸比4f轨道的径向延伸更强，并且这种径向延伸并不是引起压力效应的键合变化。 配体的结构对f轨道也有重叠作用。 配体的轨道影响进一步增加了金属电子层的径向延伸。

金属。 2020 年 - 的

DOI：10.1038/-020-2479-2

3.：用于烷烃膜分离的螺环聚合物

烷烃分子的蒸馏在能源领域有着广泛的应用，是一个高能耗的过程。 膜材料有潜力改变这一缺陷。 然而，很少有膜材料能够避免在有机溶剂中降解或适合特定的小电池。 分子被选择性地提取。 佐治亚理工学院 MG Finn、Ryan P. 等人。 报道称，一系列具有多孔结构的高分子材料可以在有机溶剂中通过膜分离技术分离烷烃，并且可以区分分子量为253的烷烃。这个结果远远高于目前的水平（600）。 该聚合物可用于分离轻质页岩原油，并可进一步分离分子量为170的组分。

本文要点：

作者在非互连的N-芳基螺环结构聚合物中分离出微孔结构材料，发现小于170的C12分子或沸点低于200℃的烷烃物种可以通过渗透过程富集。 综上所述，该膜材料可应用于与蒸馏相关的能源相关技术领域。

A.，等人。 N-芳基 – 的 , 2020, 369, 310-315

DOI：10.1126/。

4..：金属卤化物钙钛矿多量子阱中的超短激光脉冲倍增

多路超短激光脉冲广泛应用于光谱学、光电操纵、光学成像和光信号处理等领域。迄今为止，激光脉冲倍增只能通过利用光学器件或器件改变光增益来修改输出激光脉冲来实现。 使用这些外部技术是因为增益介质本身无法修改或倍增所生成的激光脉冲。 澳门大学的 Xing 和 Li 等人。 香港理工大学的研究人员通过单飞秒激光脉冲激发，从金属卤化物钙钛矿多量子阱中获得了脉冲持续时间约为40 μps、脉冲间隔约为70 μps的双脉冲受激发射。 。

本文要点：

这些独特的受激发射源是从低垂直量子阱到高维量子阱、垂直快通道和另一个慢横向高效载流子。 此外，该增益介质几乎具有无俄歇激发发射。 这些见解为研究人员提供了一种通过增益介质倍增超短激光脉冲的新方法。

郭J.，刘T.，李M.等。 金属井的激光脉冲。 纳特。 。 11、3361（2020）。

5.焦耳：高效四元杂化有机太阳能电池中的选择性空穴和电子传输

含有两种以上供体和受体材料的多组分有机太阳能电池（OSC）引起了广泛的研究关注，因为它们可以提供更广泛和更好的吸收，从而提高太阳能电池的性能。 然而，多组分OSC的形貌极其复杂且难以控制，而四元OSC在实际中甚至不可行。 Yan He、CY Chow、香港科技大学、Ade、北卡罗来纳州立大学和Zhang 等人。 使用两种聚合物供体（即PM6和PTQ10）以及富勒烯（）和非富勒烯。 使用烯受体 (N3) 开发了高效四元 q-OSC。

本文要点：

1）该四元体系表现出一种新型的“河与流”（和）功能层状形态，其中PTQ10和在小面积内充当空间分离器，将PM6和N3分开，从而有效抑制电荷复合。 ，增强空穴传输和平衡电荷传输。

2）四元系统的这些改进有助于提高内部量子效率（IQE），从而实现优异的JSC和器件性能，超过各自的二元和三元OSC，实现17.73%的高效率。

空穴和混合太阳能电池，焦耳，2020。

6.化学。 苏克。 Rev.: 生物材料表面物理和化学性质引起的生物反应

挪威奥斯陆大学的 Håvard J. 对生物材料表面的物理和化学特性引起的生物反应进行了综述。

本文要点：

1) 生物医学科学家利用自然界中发现的化学驱动过程作为设计灵感，构建生物材料作为诊断工具或组织替代材料。 然而，此类材料与周围生物微环境之间的相互作用往往被忽视。 这也是由于目前对生化信号通路认识不足，缺乏可靠的技术来设计具有最佳物理和化学性质的生物材料，以及植入生物材料的性能和稳定性差。 一般来说，宿主对生物材料的反应，即所谓的生物相容性，取决于体内的细胞信号通路和生物材料表面的化学性质。

2）在这篇综述中，作者首先讨论了化学背景下的生物相容性以及如何评估它。 随后，作者介绍了生物化学信号转导途径和设计生物材料的工程原理，强调了其表面理化性质的重要性； 最后，作者还介绍了目前用于改善细胞与生物材料表面之间的物理化学相互作用的策略以及该领域面临的许多挑战。

。 等人。 到 的 . 。 2020年

DOI：10.1039/

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7. Angew：柔性-刚性混合相MOF结构的构建及其在受控多药递送中的应用

多组分 MOF 材料包含多组独特的分级孔，并具有多种功能，可实现多种应用。 武汉大学张献政教授构建了一类具有精确排列结构的柔性-刚性混合相MOF，其具有独特的棒八面体形貌。

本文要点：

1）研究表明，构建这种杂化MOFs有两个重要前提：一是两个MOFs的界面处存在部分匹配的拓扑结构，二是MOFs的结构灵活性可以弥补晶格参数的差异。

2）此外，通过扫描透射电子显微镜实验得到了能量分散的双药物递送系统，具有可控的负载比和可控的释放动力学。

王小刚. 等人。 用于多药的刚性相金属（MOF）。 。 2020年

DOI：10.1002/ani。

8. Angew：使用钴吡啶硫醇络合物将 CO2 电还原为低过电位甲酸盐

电催化二氧化碳还原为合成增值化学品提供了一种可行的替代化石燃料碳源的方法。 然而，以合理的能源成本（例如低过电势）执行这些转换仍然是一个巨大的挑战。 在这种情况下，分子催化剂提供了一个很好的选择，因为它们的活性和选择性可以通过调整其配位球和配体来精确控制。 鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院和法国索邦大学的Marc报道了一系列廉价的吡啶钴（III）硫醇配合物作为CO2RR的电催化剂。

本文要点：

1）研究人员研究了配体和质子源对活性的影响。 因此，[联吡啶-双-(2-吡啶硫基)-六氟磷酸钴(III)]被确定为甲酸生产的高选择性催化剂，在110 mV的超低过电势下运行，可实现10 TOF的s-1。

2）详细的电动分析与密度泛函理论相结合，建立了这些催化剂的机理途径，突出了关键金属氢化物中间体的作用。 催化剂因形成稳定的Co羰基配合物而失活，但配位CO配体的氧化和释放可以再生活性物质。

Subal Dey 等人的 CO2to 低使用率，A​​ngew。 化学。 国际。 编辑，2020

DOI：10.1002/ani。

9. Angew ：超越传统铂催化剂的催化硅氢加成反应最新研究进展

Si-H 加成到 C=C/C=C 键的氢化硅烷化反应部分通常由均相贵金属催化剂（Pt、Rh、Ir 和 Ru）催化。 虽然可以获得优异的选择性和选择性，但这些有机催化剂的价格、分离和残留仍然是有机硅行业发展面临的问题。 鉴于此，中国科学院兰州化学物理研究所和德国莱布尼茨催化研究所的崔新江研究员对利用Fe、Co、Ni、Mn等富过渡金属的硅氢加成反应进行了综述近年来作为催化剂，以及负载型纳米颗粒和单原子中心有机催化剂的最新进展。

本文要点：

1）作者总结了均相非贵金属催化剂的发展，包括：i）齿状配体催化剂； ii) 具有二齿配体的催化剂； iii) 具有钳配体的催化剂。

2）作者总结了可回收多相催化剂的研究进展，包括：i）贵金属催化剂（铂纳米催化剂、单原子铂催化剂（Pt SACs）和其他贵金属催化剂）； ii)非贵金属催化剂（镍基多相催化剂、钴基多相催化剂、铁基多相催化剂和双金属多相催化剂）。

3）作者总结了未来硅烷催化加成烯烃和炔烃反应面临的主要挑战包括：i）产学研结合； ii) 对于非贵金属催化剂，实用配体的开发仍然是一个挑战。 iii)负载的多金属纳米颗粒的组合将提供另一种在配体存在或不存在的情况下引导氢化硅烷化反应的解决方案。

de 等人，在：，Angew。 化学。 国际。 编辑，2020

DOI：10.1002/ani。

10. AM综述：纳米材料在不对称光催化中的应用：最新进展、挑战和机遇

不对称催化是获得高质量和高产率的重要对映体纯化学品的最具吸引力的策略之一。 此外，由于太阳能丰富且可持续的优势，光催化在环境友好的反应中具有巨大的潜力。 毫无疑问，不对称光催化反应满足现代化学的严格要求：环境保护和能源可持续性。 与均相不对称光催化相比，多相催化具有易于分离、回收和再利用的优点，因此具有成本效益和时效性。 近日，哈尔滨工业大学刘教授、国家纳米科学中心唐教授等人总结了异质纳米材料在不对称光催化领域的最新进展。

本文要点：

1）作者根据纳米材料的类型，将讨论分为两部分：典型的无机半导体（如TiO2、量子点等无机半导体）； 新兴的多孔材料，包括金属有机框架（MOF）、多孔有机聚合物和多孔配位笼（PCC）等。

2）最后，提出了多相不对称光催化的挑战和未来发展。

总之，多相不对称光催化为有机转化提供了创新、绿色和可持续的解决方案，而高效设计明确的纳米材料催化剂是先决条件。

邱，等。 的： 、 和 .Adv。 硕士,2020

DOI：10.1002/adma。

11. AM 综述：多孔电催化剂的活性位点工程

过去十年来，用于电解槽和燃料电池中各种电化学反应的先进电催化剂的开发取得了重大进展，例如析氢反应（HER）、氧还原反应（ORR）、二氧化碳还原反应（CO2RR）） 、氮还原反应（NRR）和析氧反应（OER）。 鉴于此，吉林大学邹晓新教授回顾了近年来多孔电催化剂在上述五个重要反应中的研究进展。 本综述强调了多孔电催化剂在表面活性位点多目标优化中的优势，包括表面活性位点的密度和可及性，以及它们的内在活性。

本文要点：

1）首先，作者简要总结了目前电催化活性中心。

2）然后，作者概述了上述五种反应（HER、ORR、CO2RR、NRR和OER）的电催化机理、当前面临的挑战以及利用多孔电催化剂应对这些挑战的最新研究进展。

3）最后，作者指出了多孔电催化剂的未来研究方向，包括这些材料的合成策略、活性中心的探索以及所涉及的标准化测试和性能要求。

Hui Chen 等人，网站，Adv。 马特。 2020年

DOI：10.1002/adma。

12. AM综述：先进的水和氮电催化反应有助于能源和环境的可持续发展

通过可持续的水和氮电化学反应进行清洁高效的能源储存和转换，以解决因化石燃料过度使用而造成的能源和环境问题引起了高度关注。 这些电化学反应对于理想的清洁能源技术至关重要，包括先进的水电解槽、氢燃料电池以及氨的电合成和利用。 但其反应动力学缓慢，导致能量转化效率低。 电催化策略，即在电极和电解质之间的界面上进行催化反应，以促进电荷转移和质量转移，在提高能源转换效率并为这些能源技术提供足够的性能和耐久性方面发挥着关键作用。 角色。

近日，纽约州立大学布法罗分校吴刚和哈尔滨工业大学徐平教授综述了与水相关的电催化反应（析氧反应，OER和氧还原反应，ORR）和与氮相关的反应（即氨合成和氨氧化）。 反应、AOR、能源利用）、电催化过程相关的最新研究进展和现有挑战。

本文要点：

1）作者总结了这些电催化过程中使用的催化剂、电解质以及两者之间的界面。

2）作者重点研究了OER相关的质子交换膜（PEM）电解槽、质子交换膜（PEM）燃料电池、NRR驱动的水氮电合成氨以及AOR相关的直接氨燃料电池的设备性能。

Yi Li，等人，通过水和，Adv。 马特。 2020年

DOI：10.1002/adma。