1. Nature：连续转动化学能驱动分子马达

近日，中山大学药学院赵德鹏教授课题组在《Nature》发表论文Intrinsically unidirectional chemically fuelled rotary molecular motors，首次报道了与自然界ATP合成酶类似的化学能驱动分子马达。该分子可以在燃料存在下实现连续高单向旋转运动。该工作不仅是世界首例高单向性连续转动的化学能分子马达，为人工分子马达和分子机器研发提供了重要的理论支持和实验验证，还将为智能材料和药物化学中生物活性分子发现提供物质基础。

（来源：中山大学）

Mo, K., Zhang, Y., Dong, Z. et al. Intrinsically unidirectional chemically fuelled rotary molecular motors. Nature (2022).

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05033-0

2. JACS：从意外分离的Pt₂Mn纳米粒子制备稳定高效的丙烷脱氢催化剂

塑料生产对丙烯等短链烯烃的需求日益增加，页岩气的可获得性使得开发高性能丙烷脱氢(PDH)催化剂成为一个非常重要的研究领域，催化剂需要对工业应用的苛刻再生条件具有稳定性。近日，里昂第一大学Pierre-Adrien Payard，苏黎世联邦理工学院Christophe Copéret报道了二氧化硅负载的PtMn材料—PtMn/SiO₂的合成和详细表征，该材料在PDH反应中表现出高的生产率、选择性和稳健性。

本文要点：

1）由于催化剂通过SOMC/TMP方法和多技术表征方法进行了量身定制的合成，包括CO IR、STEM、XAS和EPR，并进一步得到了MTD计算的支持，可以发现，这种材料由分布均匀、尺寸均匀的Pt₂Mn纳米颗粒组成，负载在Mn^II修饰的SiO₂载体(占总Mn量的70%)上，具有引人注目的意外结构。

2）EXAFS分析和MTD计算相结合发现，Pt和Mn具有明显的空间偏聚，Pt主要形成颗粒的内部，而大部分Mn⁰聚集在Pt和SiO₂载体之间的界面上，形成围绕Pt核的半壳层。尽管分离的性质被认为对高性能的PDH催化剂不利，但PtMn/SiO₂ (3wt%Pt，1.3wt%Mn)表现出高生产率。此外，与单一金属Prt相比，PtMn/SiO₂在连续再生循环中表现出很强的稳健性，这归因于在如此恶劣的条件下减少了烧结所致。

3）稳定性归因于纳米颗粒表面的Mn⁰与Mn^II修饰的SiO₂载体之间的强烈相互作用。值得注意的是，Mn含量相似但Pt负载量低得多的材料仅有0.05 wt%的单位GPT表现出出色的性能，具有迄今为止报道的最高生产率（4523 g_C3H6/g_Pt h）之一，在分压H₂下运行160小时后几乎没有失活。

总体而言，这项研究证明了SOMC和在DFT水平上用MTD精炼的最先进的光谱分析相结合，为开发结构精准的双金属材料和以分子水平的精度了解它们的结构提供了强大的工具，此外，这里揭示了一种高性能和坚固的PDH催化剂出人意料的分离结构。

Lukas Rochlitz, et al, A Robust and Efficient Propane Dehydrogenation Catalyst from Unexpectedly Segregated Pt₂Mn Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05618

https://doi.org/10.1021/jacs.2c05618

3. JACS：重金属特洛伊木马：利用肠杆菌素向大肠杆菌定向递送顺铂(IV)前药

无法治疗的微生物感染会引发全球危机，因此需要开发新型的抗生素。其中，药物再利用是扩大抗生素种类的一种有前景的策略。麻省理工学院Elizabeth M. Nolan通过将临床批准的抗癌药物（顺铂前药Pt(IV)）与肠杆菌素 (Ent，肠杆菌科用于获取铁(Fe)的铁载体)结合，实现了将顺铂转化为靶向抗生素的目的。

本文要点：

1）研究发现，_L-Ent-Pt(IV)偶联物(L-EP)对大肠杆菌K12和尿路致病性大肠杆菌CFT073具有抗菌活性。与顺铂类似的是，_L-EP会在大肠杆菌中引起丝状形态，并在溶原菌中启动裂解。对Ent转运蛋白缺陷的大肠杆菌突变体的研究表明，Ent会介导_L-EP进入大肠杆菌细胞质，发生Pt(IV)前药的还原以释放顺铂药物，导致大肠杆菌生长抑制和成丝。随后，实验也将Ent替换为其对映体而构建了_D-Ent-Pt(IV)偶联物(D-EP)，发现该偶联物具有增强的抗菌活性。这是由于_D-Ent不能被Ent酯酶水解，因此铁不能从该偶联物中释放所导致的。

2）与顺铂治疗相比，经_L/_D-EP治疗后的大肠杆菌中的Pt积累会多10倍。相比之下，人胚胎肾细胞(HEK293T)在经任何一种偶联物治疗后的顺铂积累都可以可忽略不计。综上所述，该研究表明利用铁载体能够将抗癌药物重新转化为靶向抗生素，这种靶向抗生素能够通过铁载体摄取机制以实现药物递送，进而可为通过铁载体修饰以实现药物的重新利用提供一个新的设计策略。

Chuchu Guo. et al. Heavy-Metal Trojan Horse: Enterobactin-Directed Delivery of Platinum(IV) Prodrugs to Escherichia coli. Journal of the American Chemical Society. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03324

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03324

4. JACS：在扩散之前使其结晶：薄膜富磷半导体CuP₂的动力学稳定

从固态化学文献中可以找到许多含有P-P键和金属-P键的富磷金属磷化物。发展一种以薄膜形式生长这些材料的方法意义重大，因为许多应用都需要薄膜，并且它们是高通量研究的理想平台。此外，在薄膜中可实现的高密度和光滑表面对传输表征和光学特性是一个显著的优势。尽管有这些优势，但即使是最简单的二元富磷磷化物薄膜，也几乎没有任何发表的工作。近日，美国国家可再生能源实验室Andriy Zakutayev，Andrea Crovetto等报道了一种两步法工艺生长单相CuP₂薄膜，包括非晶CuP_2+x的反应溅射和惰性气氛中的快速退火。

本文要点：

1）在结晶温度下，CuP₂相对于Cu₃P和P₄在热力学上不稳定。然而，如果无定形前体在原子尺度上混合并且足够接近所需的组成（既不太缺磷也不太富磷），则可以稳定CuP₂。多晶CuP₂的快速形成与较短的退火时间相结合，可以避免导致分解的扩散过程。

2）实验发现，薄膜CuP₂是一种带隙为1.5 eV的半导体，具有有趣的特性，例如高光吸收系数（高于 105 cm^–1）、低导热率（1.1 W/(K m)）和对成分不敏感的电导率（约 1 S/cm）。

该工作报道的加工路线有望扩展到其它仍在等待薄膜合成的富磷磷化物，并将导致对这些材料及其潜在应用的更全面了解。

Andrea Crovetto, et al. Crystallize It before It Diffuses: Kinetic Stabilization of Thin-Film Phosphorus-Rich Semiconductor CuP₂. J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c04868

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c04868

5. JACS：超组装手性介观结构异质膜用于智能和灵敏的对映体加速分离

在可持续发展的背景下，手性，尤其是手性药物已经引起了制药行业的极大兴趣，但智能和灵敏地拆分对映体仍然是一个重大的科学挑战。近日，复旦大学孔彪教授将超分子模板手性转录和界面超组装策略相结合，开发了一种新型的异质结构手性膜智能装置。得到的不对称手性膜可以为离子和手性分子的可持续选择性传输提供一条可进入的途径。

本文要点：

1）手性膜以叶酸(FA)为手性模板，通过堆积和自组装，仅通过手性转录赋予膜对映体选择性。值得注意的是，当通过流动定向过滤在多孔阳极氧化铝(AAO)载体上制备超组装的手性层时，新得到的不对称杂化膜仍然保持了手性特征。

2）由于其新颖的不对称结构、孔隙率和丰富的手性表面，可以有效和可持续地扩展其在一系列对映体拆分中的应用，同时，异质结构促进了膜的耦合加速对映体分离机制，实现了高通量(例如L-精氨酸的1.82 μM cm⁻² h⁻¹)和高分离因子(例如L-精氨酸的7.52)，与手性转录体纳米粒相比，分离效率高达170%。此外，异质结构的手性膜具有良好的阳离子选择性。

3）利用渗透能转换测试和基于Poisson−Nernst−Planck (PNP)方程的模拟进一步分析证实，异质结构和电荷极性是实现手性氨基酸和离子分离的关键。

这些结果为开发智能、灵敏的对映体分离多功能膜提供了新的途径。

Yanan Huang, et al, Super-Assembled Chiral Mesostructured Heteromembranes for Smart and Sensitive Couple-Accelerated Enantioseparation, J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c04862

https://doi.org/10.1021/jacs.2c04862

6. JACS：一种作为模块化多相催化剂的内嵌官能化金属有机笼交联聚合物凝胶

将均相催化剂固定在载体上以提高可回收性，同时保持催化效率，这通常是一个反复试验的过程，受到对局部催化剂环境的不良控制和将催化剂附加到载体材料上的策略的限制。近日，新罕布什尔大学Nathan J. Oldenhuis，麻省理工学院Jeremiah A. Johnson提出了一种策略，允许通过将催化剂共轭和环境(在MOC结的孔内)与载体(聚合物线)的物理性质分离，将均相催化剂结合到独立凝胶中。

本文要点：

1）所得的polyCAT凝胶在温和的条件下形成，并显示出良好的机械性能。使用不同

的反应机理，得到了两种不同的CLs (TEMPO-CL和Au-CL)和三种不同的PLs (PEG-PL、PS-PL和PBA-PL)，显示了该方法的多功能性和模块性。

2）独立式polyCAT凝胶在每个测试案例中都实现了高反应转化率，并且可以在随后的反应循环中容易地回收和重复使用，在反应之间只需要简单的清洗。此外，由于聚催化剂连接与链的不同性质，聚催化剂允许催化剂在传统均相催化剂不溶的溶剂中循环使用(例如H₂O)。

3）在未来，polyCAT策略可以利用当今可用的各种形状和组成的MOC的多样性，以及许多聚合物组合物，来促进用于一系列合成努力的催化材料的产生，潜在地简化有机合成，实现新的级联过程和更绿色的制造策略，并最终实现将聚合物网络的坚固机械性能与催化功能相结合的多功能材料。

Christopher M. Brown, et al, Endohedrally Functionalized Metal−Organic Cage-Cross-Linked Polymer Gels as Modular Heterogeneous Catalysts, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c04289

https://doi.org/10.1021/jacs.2c04289

7. JACS: 硫酸根插层改善氢氧化铁电极性能

氢氧化铁是一种具有前景的碱性电池电极材料，在价格和环境上都具有优势，但是通常充放电过程中形成Fe₃O₄以及在充电过程中发生产生副反应导致氢氧化铁材料的低容量和较弱的电池循环寿命。有鉴于此，新罕布什尔大学Xiaowei Teng、路易斯维尔大学Badri Narayanan等报道通过硫酸盐插层导致绿铁锈Fe²⁺₄Fe³⁺₂ (HO^–)₁₂SO₄（GR, green rust）能够进行Fe(OH)₂/FeOOH的转化，因此在构建的半电池中实现了~211 mAh g^-1容量，在全电池进行200圈循环后保留93 %的库伦效率。理论计算结果验证，硫酸根插层促进Fe(OH)₂/FeOOH转变。

本文要点：

1）通过分子动力学模拟发现电解液的碱性能够影响硫酸根溶剂化的能量变化，较低的碱性有助于硫酸根的快速传输。这种阴离子插层辅助Fe(OH)₂/FeOOH转变的的方法能够拓展至Cl^-，这项研究为高效利用Fe基材料电极提供经验。

Fenghua Guo, et al, Revitalizing Iron Redox by Anion-Insertion-Assisted Ferro- and Ferri-Hydroxides Conversion at Low Alkalinity, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03113

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03113

8. Chem：电极-电解质界面上的分级阴离子用于协同中性水氧化

富含离子的电极-电解质界面是电催化反应的独特特征，可以有效地调节局部化学环境。近日，复旦大学龚鸣研究员，华东理工大学Cheng Lian揭示了具有酸碱反应特征的硼酸根阴离子和具有氢键特征的氟化物阴离子之间的强协同作用，以促进在中性条件下使用储量丰富的电催化剂的电化学水氧化。

本文要点：

1）研究发现，硼酸盐与氟化物的最佳比例可以产生比它们各自的对应物大得多的电流。

2）研究人员通过Tafel分析、H/D同位素交换动力学和电化学阻抗谱(EIS)详细研究了协同体系的电化学动力学，显示了分别由硼酸盐和氟化物主导的两个动力学区域。此外，探针辅助的原位表面增强拉曼光谱(SERS)和分子动力学(MD)模拟的结合揭示了这种协同作用源于电极-电解质界面上同时活化水的分级阴离子。

3）这种协同电解质结合容易获得的电沉积Co(OH)₂电极可以进一步实现高的水氧化活性和耐久性，在1.791 V下获得100 mA/cm²的优异性能，在pH = 7.87下具有长达2周的耐久性。因此，为未来的中性水氧化系统和电化学转化提供了极大希望。

Liu et al., Hierarchical anions at the electrode-electrolyte interface for synergized neutral water oxidation, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.06.012
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.06.012

9. Chem：超致密碳缺陷作为高活性位点用于ORR

缺陷碳最近被认为是贵金属电催化剂最有前途的替代品之一。然而，碳缺陷的原子结构剪裁极具挑战性，特别是在调节缺陷密度以最大化活性位点方面。近日，天津理工大学赵炯鹏，吉林大学Xiangdong Yao报道了一种界面自腐蚀策略，通过在受限碳腔中ZnO量子点和生成CO₂气体的一系列热氧化还原反应来控制碳原子的移除和重构。

本文要点：

1）研究人员首先进行了有限元分析。具体而言，模拟了不同开度和载气流速下，CO₂气体在碳腔内的自由扩散状态和从CO₂到CO的转化程度。结果表明，碳腔的受限空间抑制了CO₂的自由扩散，从而保证了碳的循环反应更加彻底和持久，从而避免了碳的区域结构有序化。

2）实验上，选择特定的MOF作为前驱体，构建半封闭空间来控制CO₂/CO气体的扩散。原位热重-质谱分析结合拉曼光谱分析表明，碳腔中受限的CO₂气体将显著增加缺陷密度，且与碱性和酸性电解液中的ORR活性成正比（例如，在0.1M KOH和0.1M HClO₄中的半波电位分别为0.75和0.90 V）。

3）归一化比活度和密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示了缺陷位点之间存在梯度“邻近效应”(即，随着缺陷位空间距离的缩短，比活度增加，ORR的理论超势减小)，这得益于衍生的超高密度碳缺陷。

Wu et al., Ultra-dense carbon defects as highly active sites for oxygen reduction catalysis, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.06.013

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.06.013

10. Angew：固-液界面配位化学实现非晶磷酸锰中的高容量铵存储

铵（NH₄⁺）离子作为电荷载体在水电池中备受关注。然而，大多数NH₄⁺主体材料仍然受限于相对低的容量。近日，东北大学刘晓霞教授，宋禹利用电化学方法制备了一种多孔磷酸锰材料[MP-20，(NH₄)_0.27MnO_1.04(PO₄)_0.28]，用于储存NH₄⁺。

本文要点：

1）MP-20电极在1 M乙酸铵(NH₄Ac)电解质中在1 A g^-1的电流密度下实现了299.6 mAh g^-1的创纪录高容量。

2）研究人员对这种MP-20电极提出了一种新的NH₄⁺/H⁺共嵌入机理。实验和计算结果表明，电解质-电极界面上乙酸根阴离子和Mn原子之间的配位相互作用在调节Mn位点和周围O原子的电子结构中起着重要作用，这有利于NH₄⁺吸附热力学。

3）研究人员将MP-20与MoO_x负极配对，组装了铵离子全电池，其在283.4 W kg^-1的功率密度下提供了83.6 Wh kg^-1的高能量密度，高于其他报道的水系铵离子电池。

这项研究提供了一种新的NH₄⁺主体材料，并提出了电解质-电极协同效应在铵电池中的重要作用。

Duo Yang, et al, Solid-Liquid Interfacial Coordination Chemistry Enables High-Capacity Ammonium Storage in Amorphous Manganese Phosphate, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207711

https://doi.org/10.1002/anie.202207711

11. AM：利用富集效应在超低浓度下将硝酸盐高效电还原为氨

硝酸盐（NO₃^-）污染物电还原为NH₃为废水处理和NH₃合成提供了一种替代方法。尽管已经报道了许多用于将NO₃^-电还原成NH₃的电催化剂，但是它们中的大多数在超低NO₃^-浓度下表现不佳。近日，中科大耿志刚报道了一种通过用多孔碳骨架原位包裹Cu纳米粒子制备的Cu基催化剂（Cu@C），用于超低浓度下NO₃^-高效电还原为NH₃。

本文要点：

1）在-0.3 V（相对于可逆氢电极）下，Cu@C 用于NO₃^-高效电还原为NH₃获得了72.0%的最高法拉第效率，比Cu纳米颗粒催化剂的效率(19.9%)高3.6倍。值得注意的是，Cu@C的NH₃产率在-0.9 V时E达到469.5 μg h^-1 cm^-2，这是报道的具有1 mM NO₃^-的电催化剂的最高值。当NO₃^-浓度在5～100mm之间变化时，Cu@C的最小FE_NH3超过85.6%。

2）原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱(ATRSEIRAS)测量和有限元方法(FEM)模拟表明，由于Cu@C中多孔碳框架的富集效应，NO₃^-可以被浓缩，从而促进了NO₃^-的传质，以在超低浓度下有效地电还原成NH₃。

Zhimin Song, et al, Efficient Electroreduction of Nitrate into Ammonia at Ultra-low Concentrations via Enrichment Effect, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202204306

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202204306

12. Nano Energy：一种简便、低成本的湿化学人工界面工程助力石榴石基固态锂金属电池

固态锂金属电池（SSLMBs）被广泛预测为下一代高能量密度电池的“推动者”。为了实现这一目标，固体电解质（SEs）和锂金属负极均是关键。富Li石榴石SEs用于SSLMBs具有许多独特的优点，如高的锂离子电导率、优异的机械、化学和电化学性能。然而，石榴石基SSLMBs存在难以解决的界面问题，包括接触不良导致的高界面阻抗和枝晶导致的快速短路，这极大地阻碍了它们的实际应用。近日，清华大学唐子龙教授提出了一种简易、低成本的人工界面工程来改善Li/SEs界面。

本文要点：

1）得益于异丙醇InCl₃溶液在Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂ (LLZTO)表面的良好润湿性，InLi_x和LiCl之间形成了一个均匀、紧密结合的亲锂界面。

2）实验结果显示，界面阻抗从189降低到10 Ω，LLZTO的临界电流密度从0.2 mA cm^-2增加到0.7 mA cm^-2。在0.2 mA cm^-2的电流密度下，Li/Li对称电池可稳定工作4000 h以上。在0.45 mA cm^-2的较高电流密度下，循环超过1000 h后没有观察到明显的Li枝晶生长和界面接触不良。

3）基于LiFePO₄正极的全电池表现出优异的电化学性能，475次循环后0.5 C可逆容量为127 mAh g^-1，1 C倍率容量为101 mAh g^-1。这种有效、简单、经济的构建Li/SEs人工界面的湿化学策略为解决其他固体电解质膜的界面问题提供了一种新的途径。

Jin Leng, et al, A facile and low-cost wet-chemistry artificial interface engineering for garnet-based solid-state Li metal batteries, Nano Energy, 2022

DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107603

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107603