1.段鑲鋒&黃昱Nature Catalysis：Pt催化劑的HER位點Pt納米催化劑有助于HER催化反應制備可再生化學燃料，催化劑的納米結構含有豐富的表面催化活性位點，比如(111)和(100)晶面以及晶面之間的邊緣位點。鑒定催化活性位點對于優化催化劑的設計非常重要，但是對于目前的技術仍具有很大的挑戰。有鑒于此，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒、黃昱、加州理工學院William A. Goddard III等報道通過電輸運譜ETS（electrical transport spectroscopy）表征結合反應力場(reactive force field,ReaxFF)理論計算，給出Pt納米線表面氫吸附的行為，而且揭示對應于(111)和(100)晶面吸附氫的0.20 VRHE，對應于晶面的邊緣位點氫吸附的0.038 VRHE。1）通過ETS表征和電化學伏安表征結果說明邊緣位點氫吸附與HER反應的打開有關，這個結果說明邊緣催化活性位點對于HER反應的重要作用。2）ReaxFF分子動力學計算的結果驗證說明邊緣位點發生HER反應的能壘更低，而且邊緣位點的TOF比其他位點高2~4個數量級。堿性電解液的ETS表征結果顯示邊緣位點氫吸附受到嚴重的抑制，這導致堿性HER的動力學非常緩慢。本文研究結果說明Pt催化劑表面上的不同位點起到不同作用，為設計HER電催化劑提供幫助。
Huang, Z., Cheng, T., Shah, A.H. et al. Edge sites dominate the hydrogen evolution reaction on platinum nanocatalysts. Nat Catal (2024).DOI:10.1038/s41929-024-01156-xhttps://www.nature.com/articles/s41929-024-01156-x2.李燦院士JACS：Ni3S2-Rh分子構筑擬酶催化劑體系還原1,4-NAD(P)HNAD(P)H在生物催化和光催化領域中是關鍵的能量與電子載體，但是如何將高效選擇性的NAD(P)H+還原并且生成1,4-NAD(P)H仍是個巨大挑戰。有鑒于此，中國科學院大連化物所李燦院士、丁春梅等報道Ni3S2電極和Rh催化劑分子構筑電催化劑體系（命名為Ni3S2-Rh）能夠高效和選擇性的將NAD(P)+還原為1,4-NAD(P)H。1）優化后Ni3S2-Rh體系的選擇性達到99.1 %，比Ni3S2的選擇性更高（80 %）。標準化后的Ni3S2-Rh催化活性比Ni3S2高5.8倍，比Rh催化劑分子高13.2倍。2）Ni3S2-Rh體系的優異催化活性來自金屬硫化物和Rh催化劑分子之間的協同作用，NAD+還原反應通過電子質子協同轉移（CEPT）機理。Ni3S2作為質子和電子轉移介導物加快生成Rh-H物種，隨后Rh-H將負氫轉移到NAD+并生成1,4-NADH。這種Ni3S2-Rh催化劑體系很好的模擬了自然界中的鐵氧還蛋白-NADP+還原酶的功能。
Shujie Tian, Guifa Long, Panwang Zhou, Fengyuan Liu, Xianwen Zhang, Chunmei Ding*, and Can Li*, A Coupled System of Ni3S2and Rh Complex with Biomimetic Function for Electrocatalytic 1,4-NAD(P)H Regeneration, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c00994https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c00994最近電化學合成在制備H2O2領域得到應用，但是由于電化學反應器難以構筑高效氣液固三相界面，導致目前難以高效率的進行電催化制備H2O2。有鑒于此，華中科技大學夏寶玉、郭巍、陜西師范大學陳煜、西安交通大學蘇亞瓊等報道通過修飾疏水覆蓋層的方式改善Fe催化位點的微環境，從而能夠緩解Fe(II)/Fe(III)氧化還原受到的自由基腐蝕，增強三相界面的反應微環境。1）通過這種疏水性微環境的設計方法，電催化反應能夠在200 mA cm-2電流密度實現336.1 mmol h-1的產率，而且電催化持續時間達到230 h的過程中沒有損害界面。2）在比較寬的電化學窗口內都能夠保持超過90 %的法拉第效率。這種表面氧化還原設計改善反應微環境的策略不僅改善長時間電催化制備H2O2，而且為其他產氣電催化反應的發展提供方法。
Hong Chen, Chaohui He, Huiting Niu, Chenfeng Xia, Fu-Min Li, Wenshan Zhao, Fei Song, Tao Yao, Yu Chen*, Yaqiong Su*, Wei Guo*, and Bao Yu Xia*, Surface Redox Chemistry Regulates the Reaction Microenvironment for Efficient Hydrogen Peroxide Generation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03104https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03104對于MOF材料而言，安裝鏈接分子（linker）向MOF產生特定功能和性質非常重要。通過安裝鏈接分子能夠提高框架結構的豐富度，并且能夠精確構筑結構，能夠使MOF能夠在開放位點和活性有機鏈接之間實現均衡，這種方法與傳統的合成后處理方法可以互為補充。有鑒于此，德州農工大學周宏才、Kun-Yu Wang、南開大學師唯等報道通過安裝有機鏈接分子的方式將樟腦分子引入PCN-700這種Zr MOF，得到的手性MOF能夠用于手性熒光傳感。1）將樟腦分子通過安裝分子鏈接的方式引入PCN-700，然后得到的MOF材料不僅具有優異的穩定性，而且能夠作為進行立體選擇性熒光傳感。2）競爭吸附表征和能量/電子轉移過程有助于提高其傳感性能，并且通過不同的親和性產生立體選擇性傳感的功能。這項研究發展了一種直接構筑手性MOF的方法用于立體選擇性熒光傳感。
Zongsu Han, Tiankai Sun, Rong-Ran Liang, Yifan Guo, Yihao Yang, Mengmeng Wang, Yue Mao, Peter R. Taylor, Wei Shi*, Kun-Yu Wang*, and Hong-Cai Zhou*, Chiral Linker Installation in a Metal–Organic Framework for Enantioselective Luminescent Sensing, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03728https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c037285.四川大學Angew：Co-MCM-41催化聚乙烯合成長鏈雙羧酸由于處理塑料廢物并且轉變為可利用材料的方法非常罕見，因此塑料廢物對于全球都造成巨大的危害。有鑒于此，四川大學徐世美、王玉忠、蘇志珊等報道使用Co摻雜MCM-41分子篩作為催化劑，將聚乙烯的直接氧化反應制備飽和長鏈雙羧酸化合物，按照碳的收率計算達到85.9 %，該催化反應無需使用溶劑或貴金屬催化劑。1）通過調節MCM-41的Co負載量，雙羧酸產物的碳鏈長度能夠在短鏈（C4-C10）或長鏈（C10-C20）之間調控。通過高度分散并且限域在孔內的Co催化劑能夠完全降解聚烯烴化合物，并且在溫和反應條件下選擇性的制備雙羧酸化合物。2）這項研究首次實現了一步選擇性合成長鏈雙羧酸化合物。這種方法為塑料廢棄物的催化轉化提供具有前景的方法。
Qiang Zhang, Jiajia He, Xiangyue Wei, Chengfeng Shen, Pengbo Ye, Wenli An, Xuehui Liu, Haoze Li, Shimei Xu, Zhishan Su, Yu-Zhong Wang, Oxidative Upcycling of Polyethylene to Long Chain Diacid over Co-MCM-41 Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202407510https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202407510金屬-載體的強相互作用（SMSI）對于調節金屬物種性質非常重要，但是因為難以控制亞納米簇的SMSI效應，因此人們對于亞納米尺度的納米簇具有的SMSI效應仍缺乏深入理解。有鑒于此，浙江大學孫文平、趙國強，中國科學技術大學林岳等報道通過低溫真空煅燒處理的方式，將Pt簇和無定形TiO2納米片之間構筑SMSI效應。這種低溫煅燒處理方法免于團簇發生團聚。1）通過原位掃描透射電子顯微鏡表征觀測SMSI效應，從而首次觀測發現了煅燒處理過程Pt原子的動態結構重構現象。發現起始無定形TiO2表面不規則的Pt原子貶稱規則的晶體，并且在Pt和TiO2之間形成外延界面。這種亞納米簇SMSI能夠在400 ℃的氧化氣氛中仍非常穩定。進一步研究結果說明TiO2向Pt的5d軌道發生電子轉移，這種作用導致形成SMSI界面后CO無法吸附。2）這項研究工作為構筑團簇SMSI提供方法，而且有助于深入理解SMSI效應，從而促進擔載型金屬團簇的催化應用。
Zhouxin Luo, Xiao Han, Zhentao Ma, Bingxing Zhang, Xusheng Zheng, Yongfeng Liu, Mingxia Gao, Guoqiang Zhao, Yue Lin, Hongge Pan, Wenping Sun,Unraveling the Unique Strong Metal-Support Interaction in Titanium Dioxide Supported Platinum Clusters for the Hydrogen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI:10.1002/anie.202406728https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024067287.大連化物所Angew：單原子Pt催化生物質單體轉化中國科學院大連化物所李昌志等報道通過原位界面氧化還原反應策略將Pt原子吸附在TiO2的氧缺陷位點，因此得到原子分散的Pt/TiO2。這種單原子Pt/TiO2-H催化劑在木質素衍生4-丙基愈創木酚（4-propylguaiacol）增值化轉換的反應，在250 ℃和3 MPa進行3 h催化反應，實現了96.9 %的轉化率，脫甲氧基化（demethoxylation）選擇性達到93.3 %。1）其性能比納米粒子的對比催化劑的性能更高，納米粒子發生深度脫氧化（deep deoxygenation），選擇性高達99.0 %。SAC Pt/TiO2-H催化劑具有優異脫甲氧基化選擇性的原因是由于這種單原子催化劑的氫溢流效應較弱，阻礙了苯環加氫反應以及深度脫氧。SAC Pt/TiO2-H降低切斷CAr-OCH3化學鍵的能壘，因此降低脫甲氧基反應的吉布斯自由能能壘。2）SAC Pt/TiO2-H催化劑具有優異脫甲氧基化選擇性，原因是這種單原子催化劑的氫溢流效應較弱，阻礙了苯環加氫反應以及深度脫氧。SAC Pt/TiO2-H降低切斷CAr-OCH3化學鍵的能壘，因此降低脫甲氧基反應的吉布斯自由能能壘。
Weiyan Wang, Shangjian Li, Qian Qiang, Kui Wu, Xiaoli Pan, Wentao Su, Junyang Cai, Zhigang Shen, Yunquan Yang, Changzhi Li, Tao Zhang,Catalytic Refining Lignin-derived Monomers: Seesaw Effect between Nanoparticle and Single-Atom Pt, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI:10.1002/anie.202404683https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024046838.Angew：深紅光可驅動異質結聚合物點析氫以促進糖尿病傷口愈合南方科技大學吳長鋒教授、深圳市護家科技有限公司Peng Shu和澳門大學張宣軍教授利用深紅光催化異質結聚合物點(Pdots)產生氫氣以促進糖尿病皮膚傷口的愈合。1）與單獨的供體或受體納米粒子相比，具有供體/受體異質結構的Pdots能夠表現出更加優異的光催化活性。隨后，研究者將該Pdots和抗壞血酸封裝到脂質體中，以形成Lipo-Pdots納米反應器，在650 nm光照射下，該納米反應器可選擇性清除活細胞及組織中的·OH自由基。實驗結果表明，該異質結Pdots的抗氧化能力比單組分Pdots高約10倍。2）在總光照劑量為360 J/cm2的條件下，該納米反應器可以有效清除·OH自由基，并抑制皮膚組織中促炎細胞因子的表達，從而能夠加速糖尿病小鼠的皮膚創面愈合。綜上所述，該研究有望為實現對糖尿病足潰瘍的安全有效治療提供一種切實可行的解決方案。
Feixue Mi. et al. Deep Red Light Driven Hydrogen Evolution by Heterojunction Polymer Dots for Diabetic Wound Healing.Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202402133https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202402133
