综述类顶刊：Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Nat. Rev. Chem.、AM最新导读！

2020年影响因子新鲜出炉，其中综述类顶刊影响因子势头依旧强劲，笔者列举了综述类顶刊TOP4：Chem. Rev.（IF: 52.758）、Chem. Soc. Rev.（IF: 42.846）、Nat. Rev. Chem.（IF: 34.953）、AM（IF: 27.398）的近期最新的8篇文章，供大家学习参考。

Chem. Rev.：聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料

杂原子掺杂多孔碳材料(HPCMs)在吸附/分离、有机催化、传感和能量转换/存储等领域有着广泛的应用。碳前体的明智选择是制造具有特定用途和功能最大化的高性能相变材料的关键。在这方面，聚合物作为前体已经显示出了巨大的前景，因为它们具有多用途的分子和纳米级结构，可调节的化学成分，以及丰富的加工技术，以产生纹理，结合适当的固态化学，可以在整个碳化过程中保持。南开大学Hong Wang教授联合瑞典斯德哥尔摩大学Jiayin Yuan教授等人从多孔性、杂原子掺杂效应、晶体形貌及其应用等方面综述了近年来聚合物衍生功能高分子复合材料的研究进展。首先，总结和讨论合成方法，包括硬模板和软模板方法，以及使用聚合物控制孔隙和/或杂原子的直接合成策略，其次，我们总结了杂原子掺杂对高性能聚合物的热稳定性、电子和光学性质以及表面化学的影响。具体地，讨论了杂原子掺杂效应，包括单一类型的杂原子掺杂和两种或两种以上杂原子进入碳网的共掺杂。考虑到高聚物的形态在其应用光谱中的重要意义，提出了合适的聚合物前体的选择和精确调控高聚物形态的策略。最后，提出了如何通过使用聚合物来预先定义高聚物的结构，以实现其在当前能源产生/转化和环境修复领域的潜在应用。相关研究以“Polymer-Derived Heteroatom-Doped Porous Carbon Materials”为题目，发表在Chem. Rev.上。（DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00080）

图1 合成聚合物衍生的高性能聚合物的路线

Chem. Rev.：原子分散的金属催化剂的表面配位化学

近年来，随着新合成策略的迅速发展，分散在不同化学成分和性质的载体上的原子级自分散金属催化剂（ADCs）呈爆发性增长。不同ADCs的可用性为在原子水平上研究复杂的多相催化机制创造了一个强大的材料平台。考虑到ADCs上分散的金属原子大多是由载体的供体进行配位的，厦门大学郑南峰教授等人综述了表面配位化学在决定ADCs催化性能中的重要作用，从配位化学与多相催化的关系入手进行综述。在简要介绍了常用结构表征方法在确定ADCs配位结构方面的优势和局限性之后，讨论了其在不同类型载体上的表面配位化学。说明了不同支撑体系上的局部和邻近配位物种如何与分散的催化金属中心共同作用，以确定ADCs的催化活性、选择性和稳定性。另外，重点讨论了ADCs在催化过程中配位结构的动态变化。相关研究以“Surface Coordination Chemistry of Atomically Dispersed Metal Catalysts”为题目，发表在Chem. Rev.上。（DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00094）

图2 ADCs的不同表征方法示意图

Chem. Soc. Rev.：超薄2D光催化剂用于CO₂光还原的基础和挑战

目前二氧化碳光还原存在着光转换效率低、产物选择性差的问题。超薄二维材料具有高密度、高均匀性的高活性位点，可以作为理想的模型来定制决定二氧化碳光转换效率和产物选择性的三个关键参数。在本文中，中国科学技术大学谢毅院士、孙永福教授等人总结了具有缺陷水平和中间带的超薄二维半导体以及具有特殊部分占位带的导体所具有的扩展吸收光谱范围。此外，还概述了带有缺陷态、表面极化态和内置电场的超薄二维半导体对载流子分离效率的提高。回顾了超薄二维半导体的平面内异质结构、孤立的单原子和丰富的低配位双金属位点诱导的加速氧化还原反应动力学。最后，对具有双重或多重活性位点的超薄二维材料高效选择性光转化二氧化碳为C₂₊产物的问题进行了展望。相关研究以 “Fundamentals and challenges of ultrathin 2D photocatalysts in boosting CO₂photoreduction”为题目，发表在Chem. Soc. Rev.上。（DOI: 10.1039/d0cs00332h）

图3 图示CO₂光还原过程，包括光吸收、载体分离和表面氧化还原反应

Chem. Soc. Rev.：新兴2D MXenes超级电容器的现状、挑战和前景

MXenes是一类具有丰富化学性质的二维过渡金属碳化物/氮化物。MXenes凭借其固有的电子导电性、优越的亲水性、丰富的表面化学性质和层状结构，在二维无机功能材料领域开辟了一个令人兴奋的新领域，有关MXenes的论文数量呈指数级增长。其独特的性能和简单的处理方式使其在储能，特别是超级电容器等领域具有广阔的应用前景。中科院金属所Xiaohui Wang教授联合青岛理工大学Zhenjiang Li教授综述了目前MXene在超级电容器上的研究进展。首先回顾了各种制备路线及其对晶体结构和表面化学的影响，然后介绍了层状MXenes的结构、性质、稳定性和种类。重点研究了电容储能机制和决定超级电容器电化学行为和性能的因素。另外，综述了基于氙的超级电容器，强调了氙在构建储能器件中的重要意义。提出了这一蓬勃发展的领域所面临的挑战和展望，以促进MXenes在超级电容器中的进一步发展。相关研究以“Emerging 2D MXenes for supercapacitors: status, challenges and prospects”为题目，发表在Chem. Soc. Rev.上 。（DOI: 10.1039/d0cs00175a）

图4 蚀刻合成单层、多层MXene的过程示意图

Nat. Rev. Chem.：金属配合物中的电荷转移过程使发光和记忆功能得以实现

过渡-金属-配体配合物正在成为材料科学中有用的范例。过渡金属配合物具有不同的金属d电子构型、氧化态、配位数和几何形状，因此它们可以经历不同的电子跃迁阵列。金属到配体的电荷转移跃迁及其相关激发态由于其丰富的氧化还原性质和鲁棒性而特别具有吸引力，这种化学过程是可通过选择适当的低价金属中心和强π-受体配体达到的。深入了解它们的电荷转移、组装和结构-属性关系对于合理地设计综合体并针对预期的应用程序调整它们的特性非常重要。除了它们吸引人的光收集和光催化的应用之外，香港大学Vivian Wing-Wah Yam教授等人还描述了过渡金属配合物作为磷光有机发光二极管和电阻存储器器件材料的最新发展。相关研究以“Charge-transfer processes in metal complexes enable luminescence and memory functions”为题目，发表在Nat. Rev. Chem.上。（DOI：10.1038/s41570-020-0199-7）

图5 供-受体PtII配合物通过电荷转移跃迁用于人工光采集

Nat. Rev. Chem.：水界面的分子反应

这篇综述旨在批判性地分析水界面的化学反应这一新兴领域。自从“on-water catalysis”的发现以来，这一课题的研究进展迅速，其指的是在水表面或其与疏水介质界面发生反应的显著加速。法国洛林大学Manuel F. Ruiz-Lopez教授等人回顾了大气和合成有机化学领域的关键实验研究，以及探索生命起源的相关研究，以展示这一现象的重要性。讨论了这些过程的物理化学方面如结构，动力学和热力学的吸附和溶剂化过程在水的界面。还提出了旨在解释界面催化的基本理论，以及先进的从头算分子动力学模拟的结果。虽然这里讨论的一些主题已经是之前综述的重点，但研究的目的是强调它们在不同学科之间的相互联系，提供一个共同的视角，帮助确定在这个快速发展的领域中仍未完全理解的最基本问题。相关 研究以“Molecular reactions at aqueous interfaces”为题目，发表在Nat. Rev. Chem.上。（DOI: 10.1038/s41570-020-0203-2）

图6 水界面和界面过程示意图

AM：乳剂和异相水基聚合物体系中的纳米纤维素

纳米纤维素(即细菌纳米纤维素、纤维素纳米晶和纤维素纳米丝)是一种以纤维素为基础的材料，在纳米尺度上至少有一个维度。这些材料具有独特和有用的性能，并已被证明在油水界面组装，并赋予乳液和乳胶体系新的功能。英属哥伦比亚大学Emily D. Cranston教授等人综述了纳米纤维素在乳液和非均相水基聚合物中的应用，包括分散、悬浮和乳液聚合。描述了过去使用纳米纤维素作为稳定剂或添加剂的工作，并强调了通过使用纳米纤维素可以定制的性能。即使在低负荷下，纳米纤维素作为乳液和聚合物应用的性能调节剂也提供了前所未有的控制能力，例如，对乳液类型、稳定性和刺激响应行为的影响。纳米纤维素可以调整聚合物粒子的尺寸、表面电荷和形态等性质，或者用于制造具有增强机械、热和粘接性能的胶囊和聚合物纳米复合材料。另外，讨论了纳米纤维素的作用，并展望了纳米纤维素的发展方向。过使用纳米纤维素可以定制的性能。相关研究以“Nanocellulose in Emulsions and Heterogeneous Water-Based Polymer Systems: A Review”为题目，发表在AM上。（DOI: 10.1002/adma.202002404）

图7 球形颗粒在油水界面的三相接触角示意图

AM：原子级六方氮化硼及其异质结构

原子级的六方氮化硼(h-BN)是一种新兴的二维材料。由于其原子平整度高、无悬垂键、稳定性好等优点，被认为是其他二维材料器件的理想基材。特别地，h-BN被发现是一种天然的中红外范围双曲材料以及压电材料。所有这些独特的性能有利于在光电子和电子学领域的新应用。目前，大多数这些应用仅仅是基于脱落的h-BN薄片的概念验证阶段。化学气相沉积(CVD)被认为是最有希望生产大规模、高质量、原子级的h-BN 薄膜和异质结构的方法。在这里，哈尔滨工业大学PingAn Hu教授等人重点综述了 CVD合成原子级h-BN。此外，系统地研究了生长动力学，为可控制和可扩展的制备h-BN单晶膜提出了一般的策略。同时，对二维材料外延生长在h-BN上及其边缘构建异质结构进行了总结，强调异质结构中组成部分的特异性取向可以引入新的性能。最后，总结了薄膜氢硼化物及其异质结构在光电子学和电子学中的最新应用。相关研究以“Atomically Thin Hexagonal Boron Nitride and Its Heterostructures”为题目，发表在AM上。（DOI: 10.1002/adma.202000769）

图8 h-BN的性质及其典型应用

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本文由Junas供稿。

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