1.包信和院士Nature Commun.：RWGS反應(yīng)中MoNx的動(dòng)態(tài)活化現(xiàn)象在異相催化反應(yīng)中，人們經(jīng)常在催化反應(yīng)過程中觀測(cè)發(fā)現(xiàn)催化劑活化現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是反應(yīng)物導(dǎo)致。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)院大連化物所包信和院士、傅強(qiáng)研究員、四川大學(xué)李丹教授等報(bào)道發(fā)現(xiàn)在逆水煤氣變換RWGS催化反應(yīng)（CO2:H2=1:3）過程中MoNx催化劑的表面結(jié)構(gòu)與CO和H2O的部分分壓密切相關(guān)，與CO2和H2反應(yīng)物無關(guān)。1）研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)壓力低于10 mbar或CO/H2O產(chǎn)物的體系分壓非常低，催化劑表面能夠被H2O氧化并且生成MoOx覆蓋層；當(dāng)反應(yīng)壓力高于100 mbar，且CO/H2O的分壓非常高時(shí)，體系的CO導(dǎo)致催化劑表面碳化。這種反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)致MoNx表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)形成催化活性更高的MoCx，因此提高反應(yīng)速率，產(chǎn)生更高的CO分壓，并且進(jìn)一步提高M(jìn)oNx表面碳化。
2）作者將這種現(xiàn)象稱之為催化活性與催化劑活化之間的正向反饋效應(yīng)，這種現(xiàn)象可能在異相催化反應(yīng)體系中非常廣泛。
Xin, H., Li, R., Lin, L. et al. Reverse water gas-shift reaction product driven dynamic activation of molybdenum nitride catalyst surface. Nat Commun 15, 3100 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-47550-8https://www.nature.com/articles/s41467-024-47550-82.Nature Communications：在室溫下通過形成氫氧化銅水輔助氧化再分散Cu顆粒活性金屬物種的燒結(jié)通常發(fā)生在催化反應(yīng)過程中，這需要在高溫下在反應(yīng)性氣氛中重新分散以恢復(fù)活性。鑒于此，來自中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所傅強(qiáng)研究員等人研究出了一種在室溫下通過O2-H2O處理重新分散燒結(jié)的Cu催化劑的簡(jiǎn)單方法。1) 該研究證實(shí)，原位光譜表征表明，H2O在潮濕的O2中可誘導(dǎo)羥基化Cu物質(zhì)的形成，并在室溫下推動(dòng)Cu原子的表面擴(kuò)散，同時(shí)，在潮濕的大氣中，在大多數(shù)可羥基化的載體表面（如γ-Al2O3、SiO2和CeO2）上形成的表面OH基團(tuán)有助于拉動(dòng)可移動(dòng)的Cu物質(zhì)并增強(qiáng)Cu的再分散；
2) 該研究表明，氣態(tài)H2O的推動(dòng)和拉動(dòng)作用都促進(jìn)了Cu聚集體在室溫下向高度分散的Cu物種的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，其在水煤氣反向轉(zhuǎn)移和一氧化碳反應(yīng)的優(yōu)先氧化中表現(xiàn)出增強(qiáng)的活性，并且，該發(fā)現(xiàn)表明了H2O在負(fù)載型金屬納米催化劑的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)演變中的重要作用，并為燒結(jié)催化劑在溫和條件下的再生奠定了基礎(chǔ)。
Fan, Y., Li, R., Wang, B. et al. Water-assisted oxidative redispersion of Cu particles through formation of Cu hydroxide at room temperature. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47397-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-47397-z
3.Nature Commun.：可被超低功率近紅外光激活的非氧氣依賴性有機(jī)光敏劑用于實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性光動(dòng)力治療光動(dòng)力治療(PDT)是一種極具發(fā)展前景的腫瘤治療方法，但由于其依賴氧氣和高功率密度的光激發(fā)而存在局限性。有鑒于此，新加坡國(guó)立大學(xué)劉斌教授和南京郵電大學(xué)范曲立教授通過合理的PS骨架設(shè)計(jì)和精確的側(cè)鏈工程構(gòu)建了基于聚合物的有機(jī)光敏劑(PS)，其能夠在無氧條件、超低功率的808 nm光激發(fā)下產(chǎn)生?O2-和?OH，以實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性光動(dòng)力消融。 1）在808 nm光激發(fā)下，該有機(jī)PS骨架可以在無氧條件下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，進(jìn)而能夠?qū)2O敏化為?O2?和?OH，以實(shí)現(xiàn)NIR光激發(fā)、非氧氣依賴性的?O2-和?OH的生成。研究發(fā)現(xiàn)，與常用的烷基側(cè)鏈相比，作為PS側(cè)鏈的乙二醇寡聚物能夠減輕電子-空穴復(fù)合，并在疏水性PS骨架產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)周圍提供更多的H2O分子，從而可以顯著提升?O2-和?OH的產(chǎn)量（4倍），以實(shí)現(xiàn)超低功率NIR光激發(fā)的PDT效應(yīng)。
2）在808 nm、15 mW cm?2的超低功率NIR光照射下，該P(yáng)S能夠在雌性小鼠腫瘤模型中實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性光動(dòng)力治療。綜上所述，該研究工作不僅為PDT的機(jī)制研究提供了新的見解，而且也為構(gòu)建由超低功率NIR光激發(fā)、可實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性PDT的非氧氣依賴性有機(jī)PS提供了一個(gè)通用的設(shè)計(jì)指南。
Yufu Tang. et al. Oxygen-independent organic photosensitizer with ultralow-power NIR photoexcitation for tumor-specific photodynamic therapy. Nature Communications. 2024https://www.nature.com/articles/s41467-024-46768-w4.鄭州大學(xué)JACS：從無機(jī)碘到有機(jī)碘：I+的穩(wěn)定使高能鋰碘電池成為可能有機(jī)材料因其制備和來源的可持續(xù)性而被認(rèn)為是一類有前途的金屬離子電池陰極。然而，具有高能量密度和應(yīng)用潛力的有機(jī)電池需要高放電電壓、多電子轉(zhuǎn)移和長(zhǎng)循環(huán)性能。 近日，鄭州大學(xué)郭瑋等人提出了一種簡(jiǎn)單的策略，將無機(jī)碘轉(zhuǎn)化為有機(jī)碘作為可充電鋰電池的陰極材料。1）它允許涉及2e?轉(zhuǎn)移的可逆多價(jià)氧化還原反應(yīng)，即I?/I0和I0/I+。熱力學(xué)不穩(wěn)定的I+陽離子（高度親電的路易斯酸）通過與親核BPD配位轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的路易斯酸堿配合物。2）比較分析揭示了I0/I+氧化還原反應(yīng)的優(yōu)異性能，該反應(yīng)發(fā)生在3.4V/3.5V。Li//BPD-HI電池在2 A g?1的電流密度下提供了398.5 mA h gI?1(245.6 mA h g?1)和1160W h KgI?1的比容量(850次循環(huán)容量保持率為85%)。此外，強(qiáng)大的配位效應(yīng)增強(qiáng)了BPD在不同電荷狀態(tài)下對(duì)不同碘物種的錨定，有效地抑制了傳統(tǒng)無機(jī)碘陰極中常見的穿梭效應(yīng)。
3）有機(jī)碘還表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并在低溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能。實(shí)驗(yàn)分析和密度泛函理論計(jì)算揭示了碘轉(zhuǎn)化化學(xué)的詳細(xì)機(jī)理。這一研究為發(fā)展碘基正極材料開辟了一條很有前途的途徑。能量密度和電化學(xué)性能的顯著改善突顯了這種創(chuàng)新方法在革新儲(chǔ)能技術(shù)方面的巨大潛力。
Fulong Zhu, et al, From Inorganic to Organic Iodine: Stabilization of I+ Enabling HighEnergy Lithium?Iodine Battery, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.3c14619https://doi.org/10.1021/jacs.3c146195.Nature Materials：DNA折紙裝置在空間上控制CD95信號(hào)傳導(dǎo)以誘導(dǎo)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎免疫DNA折紙能夠以納米精度在空間上將分子組裝成復(fù)雜的幾何圖案。在這里，新加坡國(guó)立大學(xué)陳小元、南京郵電大學(xué)晁潔、福建師范大學(xué)楊震報(bào)道了一種可重構(gòu)的二維DNA折紙，它具有幾何圖案的CD95配體，可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞信號(hào)以緩解類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。1) 通過響應(yīng)pH值的變化，該結(jié)構(gòu)從封閉構(gòu)型可逆轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放構(gòu)型，并顯示出CD95配體的六邊形圖案，從而精確反映了免疫細(xì)胞表面CD95受體簇的空間排列。
2) 在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，DNA折紙?jiān)谖挥诎l(fā)炎滑膜組織中的活化免疫細(xì)胞中引發(fā)CD95死亡誘導(dǎo)信號(hào)的選擇性激活。這種局部免疫改善了關(guān)節(jié)損傷，并沒有明顯的副作用。該策略允許對(duì)細(xì)胞信號(hào)進(jìn)行精確的空間控制，并擴(kuò)大了對(duì)配體-受體相互作用的理解。
Ling Li et.al A DNA origami device spatially controls CD95 signalling to induce immune tolerance in rheumatoid arthritis Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-024-01865-5https://doi.org/10.1038/s41563-024-01865-56.Adv Mater：FeCoNiCuMn高熵合金助催化增強(qiáng)光催化CO2還原金屬納米粒子助催化劑能夠提高光催化材料的性能，因此受到廣泛關(guān)注和研究，但是金屬納米粒子在光照作用下通常穩(wěn)定性不足，這影響其實(shí)際應(yīng)用。高熵合金材料能夠改善金屬納米粒子的熵，降低Gibbs自由能，因此高熵合金催化劑具有顯著改善的穩(wěn)定性。有鑒于此，魯汶大學(xué)Maarten B. J. Roeffaers、福州大學(xué)龍金林研究員、中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所翁波研究員等報(bào)道合成了粒徑3.5 nm由FeCoNiCuMn組成的高熵合金納米粒子，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表征，說明這種高熵合金材料的電子結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)光催化還原CO2的性能。1）作者總結(jié)了高熵合金的每種元素在協(xié)同效應(yīng)中分別起到的作用，而且探索了高熵合金納米粒子修飾在TiO2表面后的光催化還原CO2性能。研究結(jié)果顯示高熵合金納米粒子使得光催化還原CO2的性能提高23倍，其中CO和CH4產(chǎn)率分別達(dá)到235.2 μmol g-1 h-1和19.9 μmol g-1 h-1。
2）高熵合金納米粒子在模擬太陽光或高能量X射線照射下表現(xiàn)優(yōu)異的穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究展示高熵合金納米粒子是具有前景的光催化材料，可能在光催化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)革新性發(fā)展。
Haowei Huang, Jiwu Zhao, Hele Guo, Bo Weng, Hongwen Zhang, Rafikul Ali Saha, Menglong Zhang, Feili Lai, Yufan Zhou, Rubio-Zuazo Juan, Peng-Cheng Chen, Sibo Wang, Julian A. Steele, Fulan Zhong, Tianxi Liu, Johan Hofkens, Yu-Ming Zheng, Jinlin Long, Maarten B. J. Roeffaers, Noble-Metal-Free High-Entropy Alloy Nanoparticles for Efficient Solar-Driven Photocatalytic CO2 Reduction, Adv. Mater. 2024 DOI: 10.1002/adma.202313209https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.2023132097.Nano Letters：通過Fe?N4?C 原子位點(diǎn)上調(diào)諧價(jià)電子和空間位阻實(shí)現(xiàn)高度可逆的鋅-空氣電池雙功能氧電催化劑是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固的可逆鋅?空氣電池(ZABs)的致命弱點(diǎn)。近日，中南大學(xué)雷永鵬等人在由 NixCo3?xO4增強(qiáng)的原子 Fe?N4?C 位點(diǎn)(NixCo3?xO4@Fe1/NC)上實(shí)現(xiàn)了堿性介質(zhì)中持久的雙功能氧電催化。1）與原始Fe1/NC相比，析氧反應(yīng)（OER）穩(wěn)定性提高了10倍，氧還原反應(yīng)（ORR）性能也得到改善。2）研究人員發(fā)現(xiàn)，位阻改變了 Fe?N4?C 位點(diǎn)處的價(jià)電子，導(dǎo)致 Fe?N 鍵更短并增強(qiáng)了 Fe?N4?C 位點(diǎn)的穩(wěn)定性。3）相應(yīng)的固態(tài)ZAB表現(xiàn)出超長(zhǎng)的壽命（在5 mA cm?2下>460小時(shí)）和高倍率性能（從2到50 mA cm?2）。此外，研究人員還探討了 NixCo3?xO4@Fe1/NC 在 OER 和 ORR 以及充放電循環(huán)前后的結(jié)構(gòu)演變。
這項(xiàng)工作開發(fā)了一種有效的策略來改善雙功能氧電催化和可能的其他過程。
Huanran Zheng, et al, Highly Reversible Zn?Air Batteries Enabled by Tuned Valence Electron and Steric Hindrance on Atomic Fe?N4?C Sites, Nano Lett., 2024DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01078https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c010788.AEM：高效倒置鈣鈦礦太陽能電池中1D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的自發(fā)形成界面改性是提高鈣鈦礦光伏器件性能的關(guān)鍵策略。近日，德累斯頓工業(yè)大學(xué)Yana Vaynzof等人通過將乙酸膽堿與鈣鈦礦前體結(jié)合在一起，在鈣鈦礦活性層的掩埋界面處自發(fā)形成1D/3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)。 1) 作者通過光譜、微觀表征和固態(tài)核磁共振實(shí)驗(yàn)證明了純相1D和3D疇的形成。1D/3D結(jié)抑制了缺陷狀態(tài)，并改善了掩埋界面處的能級(jí)排列。
2) 當(dāng)結(jié)合到倒置結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池中時(shí)，導(dǎo)致最大功率轉(zhuǎn)換效率>24%。該工作報(bào)道了一種對(duì)鈣鈦礦活性層掩埋界面進(jìn)行改性的通用方法。
Ran Ji et.al Spontaneous Formation of 1D/3D Perovskite Heterojunctions for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202304126https://doi.org/10.1002/aenm.202304126
