甘氨酸對于許多生物反應起到非常關鍵的作用，但是通常合成甘氨酸需要復雜的步驟或者毒性試劑。有鑒于此，中國科學院化學所韓布興院士、康欣晨研究員等報道草酸和硝酸鹽/氮氧化物的電化學還原偶聯反應生成甘氨酸，其使用單原子Fe-N-C作為催化劑，在-1.0 V的電壓生成甘氨酸的選擇性達到70.7 %。1）Fe-N-C-700催化劑中結構為FeN3C的位點和吡咯N之間協同作用促進草酸還原為乙醛酸（glyoxylic acid），生成的乙醛酸是生成乙醛酸肟和甘氨酸的關鍵中間體。2）FeN3C結構能夠降低生成*HOOCCH2NH2中間體的能壘，因此加快乙醛酸肟轉化為甘氨酸的反應速率。這種通過簡單原料合成高附加值化學品的方法為合成含氮有機物提供符合可持續發展的路線。 Yingying Cheng, Shiqiang Liu, Jiapeng Jiao, Meng Zhou, Yiyong Wang, Xueqing Xing, Zhongjun Chen, Xiaofu Sun, Qinggong Zhu, Qingli Qian, Congyang Wang, Huizhen Liu, Zhimin Liu, Xinchen Kang*, and Buxing Han*, Highly Efficient Electrosynthesis of Glycine over an Atomically Dispersed Iron Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c01093https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c010932.JACS：分子篩內的不飽和三配位Co催化丙烷脫氫目前丙烷脫氫催化反應成為最有前景的制備丙烯技術路線，丙烷脫氫催化反應具有高選擇性和經濟利益。但是商業化的丙烷脫氫催化反應通常需要價格昂輝的Pt貴金屬催化劑或毒性氧化鉻催化劑。因此發展價格更加合理并且環境友好的丙烷脫氫催化劑受到人們關注，同時具有非常大的挑戰。 有鑒于此，蘇州大學孫啟明、天津工業大學梅東海、吉林大學于吉紅院士等發展一種新型丙烷脫氫催化反應活性位點，這種位點的結構是Mo摻雜S-1內修飾的不飽和配位Co位點（(≡Si-O)CoO(O-Mo)），該催化活性位點在550 ℃表現高達22.6 molC3H6 gCo-1 h-1生成丙烯活性，表觀反應速率常數達到130 molC3H6 gCo-1 h-1 bar-1，產物的丙烯選擇性高達>99 %。1）這種催化活性位點的性能比以往報道的四配位結構Co催化劑的性能提高約一個數量級，甚至能夠比相似反應條件下的Pt基催化劑性能更好。2）通過DFT理論計算與先進的表征技術之間結合，作者揭示了配位不飽和三配位Co結構有助于打破丙烷分子的C-H化學鍵，有助于丙烯產物脫附。這項工作為發展基于非貴金屬催化劑的大規模工業丙烷脫氫制備丙烯提供可能。Ziqiang Qu, Guangyuan He, Tianjun Zhang, Yaqi Fan, Yanxia Guo, Min Hu, Jun Xu, Yanhang Ma, Jichao Zhang, Weibin Fan, Qiming Sun*, Donghai Mei*, and Jihong Yu*, Tricoordinated Single-Atom Cobalt in Zeolite Boosting Propane Dehydrogenation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c12584https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c125843.Nature Commun.：球磨合成COF在堿性體系光催化制備H2O2光催化合成H2O2技術通常面臨催化活性不足的缺點，這是因為H2O生成H2的反應能壘非常高。有鑒于此，上海交通大學張禮知教授、龍明策研究員等通過機械研磨方法合成蒽醌構筑COF，這種COF能夠在沒有犧牲試劑的堿性水溶液（pH 13）直接合成H2O2，在>400 nm可見光的產量達到4784 μmol h-1 g-1。 1）發現強堿性水溶液生成OH-(H2O)n簇，生成的OH-(H2O)n簇吸附在COF的骨架內，這種簇能夠顯著降低生成氫氣的能壘，因此分解生成O2和活化態的氫。2）生成的氫氣能夠與蒽醌反應生成蒽氫醌，蒽氫醌被O2氧化生成H2O2。這項研究結果說明H2O生成的H2對于光催化合成H2O2非常重要，而且實現了在堿性環境下光催化制備H2O2。 Zhang, X., Cheng, S., Chen, C. et al. Keto-anthraquinone covalent organic framework for H2O2 photosynthesis with oxygen and alkaline water. Nat Commun 15, 2649 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-47023-yhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-47023-y4.Nature Commun.：酸激活的上轉換余輝發光雞尾酒納米粒子用于實現超靈敏的體內成像可激活的余輝發光納米探針能夠響應生物標志物以實現信號的“關-開”切換，從而減少非特異性信號和提高成像的保真度。然而，這種納米探針往往需要利用生物標記物中斷的能量傳遞來產生可激活的信號，因此對供體和受體等部分之間的距離(<10 nm)有著嚴格的要求，由此也導致其效率較低。有鑒于此，蘇州大學/中國科學技術大學苗慶慶教授構建了有機上轉換余輝發光雞尾酒納米粒子(ALCNs)，其可以利用距離擴大的供體和受體之間的酸控制單線態氧(1O2)轉移以表現出更高的效率和靈活性，并且能夠產生可激活的余輝信號。1）體外研究發現，ALCNs可在雌性小鼠4T1皮下移植瘤和雄性小鼠原位肝腫瘤等模型中實現活體成像，并且能夠表現出較高的信噪比(SNR)。2）系統給藥后，經生物素修飾的Bio-ALCNs可在雌性小鼠體內對肺轉移腫瘤和皮下腫瘤進行顯像，并表現出增強的靶向性、敏感性和特異性，由此也證明具有不同設計靈活性的ALCNs在腫瘤顯像方面具有非常廣闊的應用前景。綜上所述，該研究能夠為實現可激活的余輝成像提供一種通用的新方法，其具有優于熒光成像的成像性能。 Yue Jiang. et al. Acidity-activatable upconversion afterglow luminescence cocktail nanoparticles for ultrasensitive in vivo imaging. Nature Communications. 2024https://www.nature.com/articles/s41467-024-46436-z5.Angew：Ni催化CO2和氮雜雙芳基三氟甲磺酸合成羧酸通過構筑不對稱C-C化學鍵的方式將CO2轉化為高附加值手性化合物受到人們的廣泛關注，但是具有非常大的難度和挑戰。目前人們在合成中心手性的羧酸得到顯著的進展，但是仍未曾報道能夠通過CO2構筑軸手性羧酸的方法。有鑒于此，四川大學余達剛教授、四川師范大學貴永遠博士首次通過CO2構筑不對稱的軸手性羧酸。 1）作者通過Ni催化使用氮雜雙芳基三氟甲磺酸的動態不對稱還原羧酸化合成軸手性氮雜雙芳基羧酸。通過這種方法合成了一系列非常重要同時難以合成的軸手性羧酸化合物。2）這種催化反應方法學具有非常好的官能團容忍性，合成體系容易放大，操作簡單方便，簡化了步驟，不必加入化學計量比的手性反應物。反應機理研究顯示，該反應經過手性Ni催化劑實現動態的動力學不對稱轉化。Xiao-Wang Chen, Chao Li, Yong-Yuan Gui, Jun-Ping Yue, Qi Zhou, Li-Li Liao, Jing-Wei Yang, Jian-Heng Ye, Da-Gang Yu, Atropisomeric Carboxylic Acids Synthesis via Nickel-Catalyzed Enantioconvergent Carboxylation of Aza-biaryl Triflates with CO2, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202403401 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202403401多孔芳烴框架材料PAF具有非常好的穩定性和功能設計能力，在陰離子導電領域展示前景。但是大多數PAF材料是不溶的，因此難以將其應用于構筑膜以及有關的應用。有鑒于此，東北師范大學張寧教授通過液體-固體界面聚合反應，構筑厚度可調控的PAF膜，并且在陰離子交換膜中實現優異的OH導電性和穩定性。1）由于合成的PAF具有剛性骨架結構和穩定的C-C偶聯結構，因此PAF膜實現優異的化學穩定性和多維度穩定性，其性能比大多數傳統聚合物膜更好。將不同的有機季銨官能團通過不同長度的烷基鏈修飾在PAF骨架上，從而在80 ℃和98 %的相對濕度的OH導電性達到356.6 mS cm-1。2）PAF膜具有優異的堿性穩定性，在1 M NaOH體系中1000 h后的OH導電能力維持95 %。這項研究首次將PAF材料應用于陰離子交換膜，并得到最高的OH導電性以及優異的化學穩定性/多維結構穩定性。這項工作為將PAF材料應用于陰離子交換膜材料提供機會。 Wenguang Du, Lin Liu, Liying Yin, Bo Li, Yu Ma, Xiaoyu Guo, Hong-Ying Zang, Ning Zhang, Guangshan Zhu, Ultrathin Free-Standing Porous Aromatic Framework Membranes for Efficient Anion Transport, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202402943https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024029437.Science Advances：用于智能服裝的光纖分布式傳感紡織品傳感器將我們的日常服裝轉變為一種完全不顯眼的方式來跟蹤運動和生物信號的手段。采用“智能”服裝的一個主要障礙是，在擴大傳感器數量時遇到了連接和空間方面的困難。目前缺乏針對可穿戴電子產品一個關鍵限制的研究：剛性元件和紡織元件之間的連接往往不可靠，它們需要以一種與紡織品大規模生產方法不相容的方式連接傳感器。 近日，蘇黎世聯邦理工學院Carlo Menon等人介紹了一種原型服裝、緊湊的讀出電路和測量光纖多個區域的局域應變的算法。1）使用沿其長度方向具有可調靈敏度的螺旋拉伸紗線傳感器來選擇性地響應應變信號。2）研究人員演示了服裝中的分布式傳感，從一根連續的光纖監測手臂關節角度。與光學運動捕捉相比，重建肩部、肘部和腕關節角度的誤差約為5度。Brett C. Hannigan, et al, Distributed sensing along fibers for smart clothing, Sci. Adv. 10, eadj9708 (2024)DOI: 10.1126/sciadv.adj9708 https://www.science.org on March 26, 20248.AEM：SnO2使鈣鈦礦太陽能電池的效率超過25.7%金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是一種極具潛力的光伏技術。在環境空氣中制造PSC可以加快其低成本商業化，因為它可以消除對大氣控制設備的依賴。然而，空氣制造的PSC功率轉換效率（PCE）落后于手套箱制造的PSC。在此，華北電力大學李美成等人基于在空氣中制備高質量鈣鈦礦膜的技術，對電子傳輸層（ETL）進行了優化，以進一步提高PSC的光伏性能。1) 作者提出了一種軟模板沉積策略，并利用谷氨酸二乙酸四鈉（GLDA）來精細調節化學浴沉積過程，從而獲得無添加劑殘留的SnO2 ETL。利用這種無殘留的特性，作者在掩埋界面（SnO2/鈣鈦礦）上構建了一個使用β-胍丙酸（βA）的分子橋，從而有效增強了電子提取，并降低了電子損失。2) 所得到的PSC（0.08 cm2）實現了25.74%的PCE。此外，作者在1cm2的PSC中也獲得了24.61%的PCE。最后，作者還證明了這些PSC的優異操作穩定性。Yingying Yang et.al Compatible Soft-Templated Deposition and Surface Molecular Bridge Construction of SnO2 Enable Air-Fabricated Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 25.7% Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202400416https://doi.org/10.1002/aenm.202400416
