2023年中国作者高引文章丨Trends in Chemistry

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碳点：神秘的过去，蓬勃的当下，广阔的未来

碳点（CDs）是发光纳米材料中一个充满活力的分支，独特的结构和物理化学特性使其成为设计并开发生物成像剂、光电器件和能量转换/存储器件的理想平台。现如今，碳点研究取得了巨大进展，但关于其结构-性能之间关系的争议仍层出不穷。近年来，通过科学的合成和表征方案，纠正了曾经对CDs的一些误解。郑州大学卢思宇教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Carbon dots: mysterious past, vibrant present, and expansive future”的文章，本文综述了CDs在合成和应用方面的最新进展，重点关注其结构、性能和应用之间的关系，并介绍了CDs研究中的新趋势。

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应对钒基锌离子电池的容量衰退挑战

因为具有高容量及合适的结构，钒基材料在水系锌离子电池（AZIB）的阴极研究中占据重要地位。然而，由于结构极度不稳定和高度活性水的参与，钒基电池在小电流下容量迅速衰退，对其商业化造成了严峻的挑战。中南大学周江教授和韩俊伟教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Facing the capacity fading of vanadium-based zinc-ion batteries”的文章，本文通过对离子插入/脱出过程的分析，对衰退机制进行了详尽地阐述，并对相应的策略进行了客观地总结。最后，在系统评估标准和潜在研究方向提出了详尽的观点，为刚进入钒基AZIB领域的科研工作者提供了有力的科学指导。

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过渡金属催化烯烃极性单体共聚的“催化剂+X”策略

过渡金属催化的烯烃-极性单体共聚合是合成具有极性官能团聚烯烃材料的高潜材料。然而，由于极性官能团对金属中心的毒化反应，现今开发新催化体系的主要途径仍然是通过试错法，即一个十分具有挑战性且耗时的研究过程。近年来，基于催化剂与其他体系之间相互作用的“催化剂+X”策略获得人们的关注。不同的“X”因子，包括固相载体、共聚单体、化学试剂和光照，已被证明可以对催化剂反应性、共聚反应过程、聚合物微结构乃至聚合物材料性能产生影响。中国科学技术大学陈昶乐教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“‘Catalyst+X’ strategies for transition metal-catalyzed olefin-polar monomer”的文章，本文综述了这些“催化剂+X”策略的一些范例，并讨论了该策略未来的发展前景。

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钌基氢能电催化剂的最新研究进展

钌基电催化剂被认为是在膜电解槽和燃料电池中产生和利用氢气最有前景的候选者。然而在实际应用中，钌基电催化剂的整体性能仍然远不及人们的理想目标。在本文中，厦门大学黄小青教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Recent advances of ruthenium-based electrocatalysts for hydrogen energy”的文章，本文总结了最近钌基电催化剂的研究进展和相关应用。本文重点阐述了钌基电催化剂的优势和特点，以及详细的设计策略，包括合金化、杂原子掺杂、相调节和基底效应等。最后，作者讨论了钌基电催化剂的应用前景和挑战。本综述着重介绍了钌基电催化剂在膜技术领域所取得的优秀进展以及未来可采用的相关策略。

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洞见：共轭聚合物有机电化学晶体管

有机电化学晶体管（OECTs）可以同时调节离子和电子输运特性，这种独特的性能使OECT成为一种有前途的低电压和高灵敏度生物电子学技术。OECT的运行很大程度上取决于作为通道材料的共轭聚合物的性能。在此，复旦大学刘云圻院士、王洋研究员等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Insight into conjugated polymers for organic electrochemical transistors”的文章，综述了OECT聚合物的设计与合成的最新进展。特别地，作者总结了OECT聚合物在侧链和主链设计工程中的通用原则，讨论并强调了OECT结构和性能之间的相关性。最后，作者提出了高性能和高稳定性OECT聚合物材料设计的未来发展趋势。

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未解谜团：木质素缩合

木质素的高值化利用已被认为是木质纤维素生物精炼厂提高其盈利性的一个发展。了解缩合木质素的结构是开发其增值产品的必要条件。在这里，福建农林大学帅李教授在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Lignin condensation, an unsolved mystery”的文章，讨论了近年来所提出的且经过验证的木质素缩合机制。为木质素的高值化利用提供了可参考的理论指导。

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金属-有机骨架电催化剂用于酸性析氧反应

质子交换膜水电解槽（PEMWE）是一种很有前途的大规模制氢技术，因此受到了广泛的关注。然而，开发稳定且高活性的用于酸性析氧反应的催化剂所面临的困难，严重制约了酸性析氧反应中重要的整体水裂解效率。近年来，金属有机骨架（MOF）基材料由于其固有的多孔结构和优异的可调性，有望作为酸性析氧电催化剂，因而得到了广泛的研究。华中师范大学朱成周教授和华盛顿大学林跃河教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Metal–organic framework-based electrocatalysts for acidic oxygen evolution reaction”的文章，本文综述了酸性析氧反应的机理，以及设计高效MOF基酸性析氧电催化剂的最新策略。文末，作者讨论了在酸性介质中开发稳健MOF基析氧电催化剂所面临的挑战与机遇。

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氧化还原催化剂用于甲烷转化化学链

甲烷是实现未来能源燃料和化学品逐渐摆脱原油依赖的极具前景的候选化学品。在各种甲烷转化技术中，甲烷转化化学链技术能够以最小的环境影响和能量损失实现甲烷的高效利用。为要实现这一目标，需要对氧化还原催化剂的催化机制有深入的理解。天津大学巩金龙教授和裴春雷教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Redox catalysts for chemical looping methane conversion”的文章，本文综述了高效氧化还原催化剂的设计与开发进展，以及甲烷转化化学链技术中氧释放动力学的定性与定量研究进展。此外，作者还提出了基于释氧动力学的氧化还原催化剂设计通用原则，以推动甲烷转化化学链工艺的发展。

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非周期系统的环境理论计算

环境理论计算旨在利用计算机模拟来辅助解决环境问题。北京大学刘文研究员等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Environmental theoretical calculation for non-periodic systems”的文章，本文提出了非周期系统环境理论计算的指导原则。简要介绍了利用环境理论计算揭示反应中污染物的降解/转化机制的最新进展。

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用于再生医学的智能表面细胞片工程

细胞片工程（CSE）已成为一种新的细胞治疗和无支架组织工程策略。与基于细胞或支架的传统方法相比，CSE所固有的高细胞存活率和生物相容性，成为一种有竞争力的替代方法，引起了越来越多的研究兴趣。南方医科大学侯鸿浩教授等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Smart surface-based cell sheet engineering for regenerative medicine”的文章，这篇综述论述了细胞片生物学调控细胞粘附和脱粘行为的基本原理，概述了实现可控捕获和转移细胞片的一般策略，以及实现这些策略所必须的具有化学、物理和生物响应的先进材料。此外，作者还分享了用于组织再生和修复的多功能细胞片的制备和应用的最新研究进展。最后，作者对这个快速发展领域的未来提出了自己的观点和展望。

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