1. Nature Catalysis：光促生物催化烯烃分子间C-C加成

目前人们追求通过来自天然的催化剂用于发展无法以化学催化方式进行的非天然反应物的合成，但是这种非天然催化反应的实现存在较高挑战。广泛存在的烟酰胺依赖性氧化还原酶还无法用于单电子转移生物分子交叉偶联；同时，由于该反应容易消旋化，预手性自由基加成反应通常无法表现立体选择性，这导致端烯烃分子的不对称自由基加成反应比较困难。

有鉴于此，伊利诺伊大学赵惠民、厦门大学王斌举等报道通过从N-(酰氧基)邻苯二甲酰亚胺生成的自由基与端烯烃作为反应物，在可见光激发、烟酰胺依赖性酮还原酶（KREDs）的结合催化体系构建含有α-羰基立体中心的分子。

本文要点：

1)通过对蛋白晶体结构解析，通过诱导策略对KRED工程化，得到一系列高品质的变体结构，能够改善反应的性能。

反应情况。通过比较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，随后通过0.75-1.5 mol % KRED作为酶催化剂，加入烯烃反应物，在32 ℃和N₂保护条件进行光促酶催化反应。

2)反应机理。通过控制实验、晶体学研究、计算化学模拟的结合，发现工程化的生物催化剂能够克服反应容易发生消旋化的缺点、抑制副反应的进行，从而实现了通过化学催化反应难以实现的优异立体选择性。

Huang, X., Feng, J., Cui, J. et al. Photoinduced chemomimetic biocatalysis for enantioselective intermolecular radical conjugate addition. Nat Catal (2022)

DOI: 10.1038/s41929-022-00777-4

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00777-4

2. Nature Commun.：孤立Co原子调制Pt-O-Pt原子团簇助力电催化析氢

尽管铂（Pt）是酸性条件下最有效的析氢（HER）催化剂，但其稀缺性和昂贵的价格严重阻碍了其广泛应用。近日，新南威尔士大学Xunyu Lu，Zhaojun Han利用孤立的Co原子和N共掺杂的多孔炭（CoNC）作为独特基底来指导Pt Acs（Pt-ACs/CoNC）的形成。

本文要点：

1）CoNC中的Co原子作为Pt物种的锚定中心，形成了强大的金属-载体相互作用，可以有效地防止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）计算结果表明，Pt ACs是由与O原子桥联的铂原子组成，与SACs中的Pt原子相比，形成了较低的铂氧化态的Pt-O-Pt单元，这是由于在Pt-ACs/CoNC中，从Pt到周围O原子的离域电荷较少所致。Pt-O-Pt单元中相邻的富电子Pt原子的存在使它们成为H₂生成的主要活性中心，这些O连接基进一步促进了吸附的H*转移和H₂脱附。

3）得到的Pt-ACs/CoNC对HER显示出优异的催化活性，仅需要24 mV的过电位就可以获得10 mA cm^-2的电流密度。此外，在50 mV的过电位下，Pt-ACs/CoNC的质量活性为28.6 A mg^-1，这优于在相同测试条件下含20 wt% Pt的商业Pt/C催化剂。此外，这种简单的方法已经扩展到制备负载在CoNC上的Ru ACs和Ir ACs，显示出理想的电催化性能。

Zhao, Y., Kumar, P.V., Tan, X. et al. Modulating Pt-O-Pt atomic clusters with isolated cobalt atoms for enhanced hydrogen evolution catalysis. Nat Commun 13, 2430 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-30155-4

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30155-4

3. Joule: 钙钛矿太阳能电池的脉冲疗法

目前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Namyoung Ahn和Mansoo Choi等人开发了脉冲疗法，通过解决最大功率点跟踪 (MPPT) 中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。

本文要点：

1）在这种技术中，在短时间内重复施加反向偏压以消除累积的电荷并重新分配在电力收集期间迁移的离子，而不会暂停操作。

2）有趣的是，这种疗法不仅可以延缓不可逆的退化，而且还可以在短暂的反向偏置后立即恢复退化的功率。

3）治疗期间对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湮灭，具有抑制缺陷形成和不可逆降解的特点。在长期测试中，研究人员观察到设备稳定性和总收集能量的显著提高。

KiwanJeong, et al. Pulsatile therapy for perovskite solar cells，Joule, 2022

DOI：10.1016/j.joule.2022.04.007

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435122001453#!

4. JACS：巨噬细胞内多肽的自扩增组装可增强炎症治疗

酶调控的多肽原位自组装是一种构建诊疗药物的有效策略，然而，这一过程往往会强烈依赖于酶的过表达。南开大学余志林研究员报道了一种与酶表达相关、实现多肽在巨噬细胞中精确的自放大组装的策略，并将其用于提高传统药物的抗炎效果。

本文要点：

1）实验通过将酶响应多肽及其衍生物与蛋白质配体进行协同组装，建立了自放大组装系统。酶NAD(P)H醌脱氢酶1(NQO1)可对肽段进行还原，进而形成与该蛋白具有高亲和力的纳米纤维，并促进NQO1的表达。NQO1水平的提高也会反过来促进多肽组装成纳米纤维的过程，从而在巨噬细胞中建立多肽组装与NQO1表达之间的放大关系。

2）实验也利用该放大组装系统作为药物地塞米松的载体，证明其能够将药物被动靶向递送到急性肺损伤部位。体内外研究均证实了该自放大组装系统可通过同时缓解活性氧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，该研究结果表明通过自放大过程以在活细胞中的常规酶水平条件下调控多肽的组装可为在活细胞中构建超分子诊疗药物提供一种新的策略。

Yanqiu Song. et al. Self-Amplifying Assembly of Peptides in Macrophages for Enhanced Inflammatory Treatment. Journal of the American Chemical Society. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01323

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01323

5. JACS：Ni(OH)₂纳米片中的双电子转移助力储能

给定电极材料的理论容量最终由每个氧化还原中心中转移的电子数量决定。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都比较复杂，因此很难实现。近日，北京航空航天大学郭林教授，刘利民教授报道了单层Ni(OH)₂纳米薄膜中的双电子转移，这与传统的多层材料中的单电子转移形成了鲜明的对比。

本文要点：

1）研究人员利用第一性原理计算预测了Ni²⁺→Ni³⁺的第一次氧化过程容易发生，而在多层材料中，Ni³⁺→Ni⁴⁺中的第二电子转移受到Ni³⁺（t_2g⁶e_g¹）八面体的Jahn−Teller扭曲引起的层间氢键和磁区H结构的强烈阻碍。相反，第二电子转移很容易在单分子膜中发生，因为所有的H原子都完全暴露。

2）实验结果显示，所制备的单分子膜具有高达576 mAh/g的氧化还原容量，几乎是单电子转移过程理论容量的2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只能部分转化。

这项工作揭示了原子薄Ni(OH)₂纳米片中的一种新的氧化还原反应机理，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条有希望的途径。

Jianxin Kang, et al, Realizing Two-Electron Transfer in Ni(OH)₂ Nanosheets for Energy Storage, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c13523

https://doi.org/10.1021/jacs.1c13523

6. JACS：Au催化CO₂电化学还原的机理

当没有通过原位ATR-FTIR研究Au催化剂的电化学CO₂还原反应时，人们通常认为CO₂还原生成CO选择性和催化活性最好的位点只能是Au表面的顶部位点。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，人们能够在电催化真实条件中测试反应的原位IR，因此能够对CO₂还原生成CO的反应情况更加深入理解。

有鉴于此，耶鲁大学Hailiang Wang等报道在同一个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IR表面信号增强能力的Au包覆Si ATR晶体电化学电极，对桥连*CO物种的吸附和脱附行为进行表征。

本文要点：

1)发现Au催化剂的表面发生不可逆的结构重构现象，因此提供大量的吸附位点用于CO吸附，在反应开始阶段数十秒内引发CO₂还原反应。

2)通过研究随着电化学电势变化的*CO_B（桥连吸附*CO）脱附动力学，对反应过程的稳态表面*CO_B浓度进行定量分析，进一步确定*CO_B作为反应的中间体。在适中的过电势38 %的还原反应在桥位点进行。

Zixu Tao, et al, Bridge Sites of Au Surfaces Are Active for Electrocatalytic CO₂ Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01098

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01098

7. JACS：三元金属间驻极体La-TM-Si/Ru制氨催化机理

金属间化合物驻极体（electrides）在合成氨、活化CO₂中的优异催化活性，因此目前受到人们的广泛关注。但是这种材料的工作机理从开始以来一直都没有得到深入理解，这阻碍了此类催化剂的进一步发展。有鉴于此，东京工业大学Hideo Hosono、西北工业大学王俊杰等报道合成一系列三元金属间驻极体催化剂La-TM-Si（TM=Co, Fe, Mn），将此类驻极体用于担载Ru催化剂，考察他们的合成氨性能。

本文要点：

1)这些金属间驻极体材料虽然具有相同的晶体结构和较低的功函，这些材料起到促进Ru催化剂的性能效果并不相同。催化反应活性的变化规律：Ru/LaCoSi>Ru/LaFeSi>Ru/LaMnSi。其中，与其他两种催化剂相比，Ru/LaCoSi的催化持久性显著提高。

2)通过实验和第一性原理结合，发现这种担载型Ru催化剂的表观N₂活化能更低，说明通过金属间化合物驻极体担载材料的独特电子结构和原子结构导致显著促进N₂分子的活化与解离。在La上生成NH_x在能量上比较合适，克服了当只有Ru作为催化剂时表现的标度关系，发现NH₂生成步骤是Ru/La-TM-Si的反应决速步骤，过渡金属TM能够显著的改善La-TM-Si与Ru之间的金属-基底相互作用。本文研究结果有助于发展新型高效合成氨、加氢催化剂。

Yutong Gong, et al, Unique Catalytic Mechanism for Ru-Loaded Ternary Intermetallic Electrides for Ammonia Synthesis, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01899

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01899

8. JACS：氧化还原活性Fe₄L₆超分子笼酸碱自适应催化

超分子笼结构一直以来受到人们的广泛关注，这种结构具有天然酶的人造化的前景，通过笼的自组装结构在底物与催化剂之间建立模拟生物催化的环境，将多种催化活性位点限域修饰在纳米尺寸空间内方便进行协同催化。有鉴于此，中山大学苏成勇等报道通过顶点导向有机片段螯合组装方法构建了有机金属笼结构材料Fe₄L₆⁸⁺ (MOC-63)，这种有机笼结构材料将12个咪唑氢受体-供体结构、四个氧化还原活性Fe限域组装在八面体纳米空间内。

本文要点：

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（ditopic）作为顶点，四个三齿螯合结构Fe(N^N)₃结构作为面，因此MOC-63笼结构在酸性溶液、碱性溶液、氧化还原型溶液的稳定性都得到改善。

2)MOC-63在四氢喹啉的脱氢反应中表现更好的催化活性，超分子笼的限域结构使得多个Fe中心与自由基物种的协同作用，而且在笼的限域空间内完成多种中间体参与的多步骤反应过程。有机笼结构咪唑基团的酸-碱缓冲能力能够调控整体电荷状态、避免受到pH改变对反应的影响、在不同溶剂中保持稳定，改善酸性环境反应速率，而且催化剂能够方便的循环回收利用。

Yu-Lin Lu, et al, A Redox-Active Supramolecular Fe₄L₆ Cage Based on Organic Vertices with Acid–Base-Dependent Charge Tunability for Dehydrogenation Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02692

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02692

9. JACS：超大孔手性分子筛

发展具有超大孔、具有立体选择性处理大体积产物的手性分子筛催化剂是化学领域的最大挑战之一。有鉴于此，西班牙催化与石油化学研究所Luis Gómez-Hortigüela等报道通过简单的有机手性阳离子作为手性诱导剂，N,N-乙基-甲基伪麻黄碱合成含ITV骨架和超大立体孔GTM-3手性分子筛。

本文要点：

1)这种手性分子筛能够对大体积底物分子进行对映选择性的有机合成，比如反式二苯乙烯氧化物的反应实现了未曾预料的对映选择性，产物的ee选择性达到30 %。

这项研究工作展示手性分子筛材料在不对称催化合成手性药物分子领域的发展前景。

Ramón de la Serna, et al, GTM-3, an Extra-Large Pore Enantioselective Chiral Zeolitic Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01874

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01874

10. JACS：室温压力响应Ni(0)金属有机分子可逆CO吸附

金属有机分子的化学吸附作用对于气体分子的分离和长期存储非常重要，金属有机吸附剂分子的金属中心原子与气体分子形成的共价键影响气体分子的脱附效率，特别是低氧化态的金属中心原子。有鉴于此，大阪大学Yoichi Hoshimoto、Sensuke Ogoshi等报道发展了一种压力响应能力的Ni(0)金属有机分子，能够在室温条件进行CO分子的可逆化学吸附。

本文要点：

1)这种Ni(0)金属有机分子使用在一定程度上不稳定的配体（N-氧化膦取代基修饰的N-杂环卡宾配体），能够通过配体交换反应实现CO与Ni(0)金属有机分子的可逆吸附/脱附。

2)吸附脱附过程在离子液体中进行，能够改善CO脱附速率，实现可重复使用的吸附-脱附分子体系。本文研究展示了通过0价态金属有机分子配合物能够用于发展可持续CO化学吸附剂。

Yasuhiro Yamauchi, et al, Room-Temperature Reversible Chemisorption of Carbon Monoxide on Nickel(0) Complexes, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02870

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02870

11. ACS Nano：基于压阻传感机制的柔性MXene/细菌纤维膜声探测器

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、人机交互和软机器人等领域引起了广泛关注。然而，传统的研究大多只关注基础性的机械传感测试和普通的人体运动监测，而忽略了它在日常生活中的其他应用。近日，华中科技大学Nishuang Liu报道了一种利用Mxene（Ti₃C₂T_x）/BC薄膜压阻传感器检测声音信号、识别声音属性、图像显示声音的方法。

本文要点：

1）这种MXene/BC薄膜压阻式传感器是以纸为柔性衬底，铜带为电极，用一片弹性聚丙烯(PP)薄膜封装而成。

2）该传感器不仅在低压范围（0-0.82 kPa：51.14 kPa⁻¹）、宽线性范围（0−0.82 kPa，0.82−10.92 kPa）、快速响应/恢复时间（99/93 ms）和稳定性（5000周期）下具有良好的综合传感性能和高灵敏度，而且还可以监测人体运动。

3）同样的测试方法也可以区分不同语言(汉语/英语)的结构单位和声音属性(音量/音调)的变化，同时也为解决发音困难问题提供了一种创造性的方法。此外，该传感器还可以通过感知声音传输中的气压波来识别声音，这为在自然声景中量化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，记录声音形态以及通过图片呈现声音内容。这种低频采样极大地简化了传统的语音采集、识别和呈现。更重要的是，传感器厚度薄、重量轻、原材料可降解，便于携带，同时满足环保要求。

Tuoyi Su, et al, Flexible MXene/Bacterial Cellulose Film Sound Detector Based on Piezoresistive Sensing Mechanism, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c03155

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03155

12. ACS Nano：聚吡咯在芳纶纳米纤维和碳纳米管气凝胶纤维上的原位负载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种轻质材料，具有较高的柔韧性和较强的可织性，可以满足可挠性可穿戴器件的要求。近日，陕西科技大学陆赵情教授采用湿法纺丝法制备了包覆聚吡咯（Ppy）层的轻质多孔芳纶纳米纤维（ANF）和碳纳米管（CNT）气凝胶纤维，用于运动检测和信息传输。

本文要点：

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，接着再用FeCl₃溶液浸渍。通过Fe³⁺离子的氧化，在纤维表面原位聚合了Py单体。三维(3D)图像显示了所获得的ANF/CNT/PPy水凝胶纤维表面的轴向取向结构，这是由于纳米材料在管内的轴向流动引起的。

2）ANF/CNT/PPy气凝胶纤维具有低密度（56.3 mg/cm³）、低电导率（6.43 S/m）、低拉伸强度（2.88 Mpa）等特点，可作为高灵敏度（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来缩短信息传输时间(最高可达46%)。此外，耐高温和耐低温（−196至100 °C）气凝胶纤维也可用作快速加热器和离子溶液检测器。

综上所述，所制备的ANF/CNT/PPy气凝胶纤维可以作为人体健康检测和运动监测的多功能传感器。

Jizhen Huang, In Situ Loading of Polypyrrole onto Aramid Nanofiber and Carbon Nanotube Aerogel Fibers as Physiology and Motion Sensors, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c01540

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01540