A new strategy toward constructing bifunctionalized MOFs has been developed based on post-synthetic modification of MOFs on organic ligands and coordinatively unsaturated metal sites, respectively. Based on this strategy, an organo-bifunctionalized MOF catalyst has been synthesized for the first time and successfully applied in one-pot tandem reaction.

Biohythane, the promising gaseous biofuel, can be produced by the recirculated two-phase anaerobic digestion (R-TPAD). The effect of hydraulic retention time (HRT) as 30, 20 and 10 days on biohythane production via R-TPAD (recirculation ratio = 0.4) was investigated with co-digestion of food waste and paper waste. The results showed that HRTs of 30 and 20 days maintained stable performance for R-TPAD but HRT of 10 days led to the final decrease in biogas production. The failure in the end was attributed to the wash-out of microbes. The removal efficiencies for COD and carbohydrates were decreased by short HRTs while for VS it remained relatively stable at about 75.7 ± 4.0%. All through the operation, acidogenic phase and methanogenic phase were separated stably and butyrate pathway was the dominant pathway for hydrogen fermentation in the first stage. The microbial community in the first stage reached the highest diversity when total HRT was 20 days, where the hydrogen production rate was the highest. The genera Lactobacillus and Caproiciproducens kept dominating the dark fermentation in the acidogenic phase, and Ruminococcus and Methanosarcina were decreasing in the methanogenic phase. The biohythane yields were 411 mL/g-VSfed, 332 mL/g-VSfed and 253 mL/g-VSfed, respectively, where the H2 contents were 18.4%, 14.7% and 8.8%, respectively.

Abstract The design of a low‐iridium‐loading anode catalyst layer with high activity and durability is a key challenge for a proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE). Here, the synthesis of a novel supported IrO 2 nanocatalyst with a tri‐layered structure, dubbed IrO 2 @TaO x @TaB that is composed of ultrasmall IrO 2 nanoparticles anchored on amorphous TaO x overlayer of TaB nanorods is reported. The composite electrocatalyst shows great activity and stability toward the oxygen evolution reaction (OER) in acid, thanks to its dual‐interface structural feature. The electronic interaction in IrO 2 /TaO x interface can regulate the coverage of surface hydroxyl groups, the Ir 3+ / Ir 4+ ratio, and the redox peak potential of IrO 2 for enhancing OER activity, while the dense TaO x overlayer can prevent further oxidation of TaB substrate and stabilize the IrO 2 catalytic layers for improving structural stability during OER. The IrO 2 @TaO x @TaB can be used to fabricate an anode catalyst layer of PEMWE with an iridium‐loading as low as 0.26 mg cm −2 . The low‐iridium‐loading PEMWE delivers high current densities at low cell voltages (e.g., 3.9 A cm −2 @2.0 V), and gives excellent activity retention for more than 1500 h at 2.0 A cm −2 current density.

Cardiac differentiation of human pluripotent stem cells is not only a new strategy of regenerative therapy for cardiovascular disease treatment but also provides unique opportunities for the study of in vitro disease models and human heart development. To elucidate the dynamic gene regulatory networks and pivotal regulators involved in the cardiomyocyte differentiation process, we conducted an analysis of single-cell RNA sequencing data obtained from the reprogramming of two human induced pluripotent stem cell (iPSC) lines into cardiomyocytes. The data were collected from 32,365 cells at 4 stages of this process. We successfully identified cardiomyocyte clusters and several other cell clusters with different molecular characteristics derived from iPSC and described the differentiation trajectory of cardiomyocytes during differentiation in vitro. Through differential gene analysis and SCENIC analysis, we identified several candidate genes including CREG and NR2F2 that play an important regulatory role in cardiomyocyte lineage commitment. This study provides the key differentiation trajectory of heart differentiation in vitro at single-cell resolution and reveals the molecular basis of heart development and differentiation of iPSC-derived cardiomyocytes.

Silyl-phenanthroline (NN′Si) ligand ancillary iridium-catalyzed C(sp3)–H borylation is investigated theoretically. Density functional theory calculations clearly disclose that the (NN′Si)IrV(H)(Bpin)3 (NN′Si = 6-[(di-tert-butylsilyl)methyl]-1,10-phenanthroline) complex is a resting state, and the (NN′Si)IrIII(Bpin)2 complex serves as an active species in the catalytic cycle. The remarkably high activity of this type of a catalyst arises from the rapid reductive elimination of HBpin from (NN′Si)IrV(H)(Bpin)3 to generate the active species (NN′Si)IrIII(Bpin)2. The silyl group plays a crucial role in accelerating the crucial hydride-migration elementary step, which allows the isomerization of the (NN′Si)IrV(R)(H)(Bpin)2 intermediate to achieve the C(sp3)–B reductive elimination and afford the borylated product. Although C(sp3)–H borylation with HBpin is thermodynamically unfavorable, the Ir-dihydride intermediate (NN′Si)IrV(H)2(Bpin)2 generated after product formation is slightly more stable than resting-state (NN′Si)IrV(H)(Bpin)3 in this catalytic cycle, which is an important driving force for the HBpin reaction. Such success was not attained by many other traditional bidentate ligands. The unique regioselectivity of n-butyl ethyl ether and 2-methylheptane, induced by the NN′Si-pincer ligand, is well reproduced and the underlying reason for the selectivity is clearly elucidated.