1.廈門大學Nature Commun：TiO2光催化甲烷偶聯(lián)晶面效應光催化甲烷偶聯(lián)制備乙烷和乙烯為利用豐富的甲烷資源提供一種具有前景的路線，但是現(xiàn)有的高活性光催化劑通常C2產(chǎn)率非常低。有鑒于此，廈門大學王野教授、傅鋼教授、謝順吉教授等報道發(fā)現(xiàn)暴露{101}晶面TiO2納米晶令人意外的表現(xiàn)優(yōu)異的甲烷偶聯(lián)催化性能，這與通常人們認為{101}晶面的催化活性非常低不同。研究發(fā)現(xiàn){101}晶面的甲烷偶聯(lián)催化活性比高能量晶面{001}更好。1）Pd助催化劑在甲烷偶聯(lián)反應中起到關鍵作用，Pd2+位點作為助催化劑導致優(yōu)異的C2選擇性。研究發(fā)現(xiàn)銳鈦礦{101}晶面傾向于在溶液相生成羥基自由基，這些羥基自由基能夠活化甲烷生成甲基自由基，Pd2+位點參與甲基自由基的吸附與偶聯(lián)。2）這項研究工作為優(yōu)化固液界面上的異相催化劑-均相催化反應，以及發(fā)展性能優(yōu)異的催化劑提供一種方法和策略。 Zhang, H., Sun, P., Fei, X. et al. Unusual facet and co-catalyst effects in TiO2-based photocatalytic coupling of methane. Nat Commun 15, 4453 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-48866-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-48866-12.中科大Nature Commun：Ni電催化聯(lián)烯不對稱轉(zhuǎn)化當體系不存在手性誘導的條件時，由于底物的氧化反應可能發(fā)生非常意外的偶然消旋，因此如何向自由基反應精確控制實現(xiàn)立體選擇性是個非常大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，中國科學技術大學郭昌等報道一種非常吸引人的方法解決了自由基化學反應的立體選擇性，這種反應方法通過使用電子結(jié)構(gòu)不對稱的Lewis酸解決立體選擇性。1）該反應方法能夠進行不對稱二烯酰化和烯丙基化反應，并且得到四個取代基全部官能團化的碳原子立體結(jié)構(gòu)中心，通過這種方法能夠合成手性的功能性苯并惡唑-惡唑啉（Boox）配體化合物，說明該反應方法的應用前景。2）該反應方法學中，手性Lewis酸起到電化學活化反應物分子和調(diào)節(jié)自由基中間體的立體選擇性的雙重作用。這個結(jié)果說明這種電催化合成方法學具有多功能的優(yōu)點，可以應用于電化學合成、有機化學、藥物發(fā)現(xiàn)等領域。 Zhang, Q., Zhang, J., Zhu, W. et al. Enantioselective nickel-catalyzed anodic oxidative dienylation and allylation reactions. Nat Commun 15, 4477 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-48936-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-48936-43．Nature Rev Mater：反式鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展結(jié)構(gòu)為p-i-n的反式鈣鈦礦太陽能電池的功率正快速提升、而且容易大規(guī)模制備、具有可靠的操作能力、能夠與多種鈣鈦礦疊層器件兼容，因此p-i-n結(jié)構(gòu)反式鈣鈦礦太陽能電池受到人們的廣泛關注。有鑒于此，美國國家可再生能源實驗室朱凱、Qi Jiang綜述高性能p-i-n鈣鈦礦太陽能電池器件的關鍵材料和器件需要考慮的問題。1）首先，總結(jié)電荷傳輸材料的關鍵發(fā)展，電荷傳輸材料對于能量轉(zhuǎn)化效率非常關鍵。隨后討論具有前景的鈣鈦礦組成以及鈣鈦礦制備方法。對用于鈍化鈣鈦礦層或者覆蓋在鈣鈦礦層表面的各種添加劑工程策略改善鈣鈦礦層以及各種界面工程策略進行總結(jié)。隨后，對疊層鈣鈦礦太陽能電池器件進行總結(jié)討論，特別對優(yōu)化界面角度進行總結(jié)。2）總結(jié)了p-i-n鈣鈦礦太陽能電池目前的發(fā)展情況以及改善p-i-n鈣鈦礦太陽能電池器件性能的策略，考慮并總結(jié)鈣鈦礦太陽能電池在室外應用面臨的挑戰(zhàn)，展望p-i-n反式鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展方向和面臨的挑戰(zhàn)。Jiang, Q., Zhu, K. Rapid advances enabling high-performance inverted perovskite solar cells. Nat Rev Mater (2024)DOI: 10.1038/s41578-024-00678-xhttps://www.nature.com/articles/s41578-024-00678-x4.南京大學JACS：Ni催化交叉偶聯(lián) 如何將兩種不同自由基之間進行選擇性偶聯(lián)一直是個非常大的挑戰(zhàn)。通常交叉偶聯(lián)能夠通過持久自由基效應（persistent radical effect）實現(xiàn)自由基之間選擇性偶聯(lián)，但是這導致該反應兼容的自由基種類非常有限。有鑒于此，南京大學謝勁、李偉鵬、朱成建等通過常見的羧酸以及NHPI酯作為原料，在烷基自由基與酰基自由基通過高選擇性的交叉偶聯(lián)反應構(gòu)筑C(sp3)-C(sp2)化學鍵，通過烷基自由基與烷基自由基構(gòu)筑C(sp3)-C(sp3)化學鍵。1）該反應方法成功的關鍵是使用三齒配體L1促進Ni介導金屬有機過程的自由基交叉偶聯(lián)。該反應提供了一種簡單方便構(gòu)筑有機酮化合物的方法，產(chǎn)率高達90 %，而且提供了一種雙重脫羧基C(sp3)-C(sp3)方法。2）該反應具有普適性和官能團容忍性，而且能夠?qū)恤人峄鶊F的天然產(chǎn)物和藥物進行后期官能團化。Bo Ling, Shunruo Yao, Shengmao Ouyang, Haonan Bai, Xinyi Zhai, Chengjian Zhu, Weipeng Li, Jin Xie, Nickel-Catalyzed Highly Selective Radical C-C Coupling from Carboxylic Acids with Photoredox Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202405866https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024058665.清華大學Angew：簡單高效的有機電催化氯堿體系氯堿工業(yè)消耗大量能源（~165 TW h），因此氯堿工業(yè)受到學術界和工業(yè)界的興趣。在氯堿催化反應中，陽極氯離子氧化反應是決速步驟。雖然目前發(fā)展的DSA陽極（dimensionally stable anode）的催化活性和壽命達到商業(yè)化的需求，但是DSA催化劑需要使用貴金屬，而且電催化反應過程中生成副產(chǎn)物。相比而言，分子催化劑和分子催化體系非常復雜，而且難以實現(xiàn)大規(guī)模化。有鑒于此，清華大學王定勝教授等報道發(fā)展了一種價格合理并且高效率的分子催化劑，在氯離子電催化氧化反應中表現(xiàn)優(yōu)異性能。1）與前期發(fā)展的氯離子氧化有機催化劑相比，本文發(fā)展的分子催化劑在制備Cl2和NaClO過程中都表現(xiàn)優(yōu)異的性能，催化劑在92 mV過電勢就能夠達到10000 mA cm-2電流密度，催化劑的價格僅為0.002 $ g-1。2）作者提出了新穎的非共價相互作用電催化氯氧化機理，為發(fā)展和設計新型氯氧化催化反應提供幫助和支持。Jiarui Yang, Chenxi Zhu, Dingsheng Wang, A Simple Organo-electrocatalysis System for the Chlor-related Industry, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202406883https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024068836.Angew：BiS實現(xiàn)全pH電催化還原CO2制備甲酸/甲酸鹽由于電催化還原CO2制備甲酸反應活化CO2分子的能力非常有限，而且通常不同pH值的電催化還原CO2性能差距非常大，因此阻礙了電催化還原CO2技術的實用化。有鑒于此，安徽師范大學毛俊杰教授、楊健等報道BiS的摻雜策略，其中電化學處理導致BiS結(jié)構(gòu)重構(gòu)之后，生成金屬態(tài)Bi，同時保留一部分S原子。因此電化學重構(gòu)后的電催化劑能夠在非常寬的pH區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)非常高的甲酸鹽/甲酸產(chǎn)率。1）在流動相電池，性能最好的BiS-1催化劑能夠在2000 mA cm-2電流密度的中性或堿性的甲酸/甲酸鹽的法拉第效率達到~95 %。當電流密度在100 mA cm-2~1300 mA cm-2范圍內(nèi)的酸性電解液中進行電催化，BiS-1催化劑的法拉第達到~95 %。2）組裝的膜電解槽后，當電流密度為700 mA cm-2，法拉第效率仍保持高達90 %。在電流密度為200 mA cm-2，膜電解槽能夠穩(wěn)定工作150 h。原位光譜表征測試和理論計算結(jié)果研究結(jié)果說明S摻雜調(diào)節(jié)Bi的電子結(jié)構(gòu)，顯著的促進HCOO*中間體和生成甲酸/甲酸鹽。這項研究結(jié)果為發(fā)展制備甲酸/甲酸鹽的高效穩(wěn)定電催化劑提供幫助。 Zinan Jiang, Shan Ren, Xi Cao, Qikui Fan, Rui Yu, Jian Yang, Junjie Mao, pH-Universal Electrocatalytic CO2 Reduction with Ampere-level Current Density on Doping-engineered Bismuth Sulfide, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202408412https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024084127.唐本忠院士Angew：升溫效果優(yōu)異的有機光熱材料光轉(zhuǎn)化為熱的能量轉(zhuǎn)化過程能夠有效的利用可再生能源，因此受到人們的廣泛關注。目前大多數(shù)的研究主要關注于低溫應用場景的有機光熱材料，對于如何簡單合成光熱材料以及增強有機光熱材料的溫度的關注較少。有鑒于此，華南理工大學秦安軍教授、香港中文大學唐本忠院士等通過自發(fā)[2+2]環(huán)加成-開環(huán)反應合成有機近紅外光熱材料ATT。1）ATT近紅外光熱材料能夠通過溶液處理方式合成得到，同樣能夠通過球磨方法僅僅15 min合成，而且產(chǎn)量高達90 %。ATT粉末近紅外光熱材料的光吸收超過2000 nm，而且具有優(yōu)異的處理能力和熱穩(wěn)定性。2）ATT光熱材料的光熱溫度達到450 ℃，而且在光照射條件下表現(xiàn)優(yōu)異的穩(wěn)定性。由于ATT材料具有優(yōu)異的光熱性質(zhì)和可處理能力，因此能夠應用于光點火、光控金屬處理、高溫形狀記憶等高溫光熱場景，而且在這些應用場景中都具有時間空間的控制能力。這項研究發(fā)展了光熱有機材料的新方法，為發(fā)展極端環(huán)境光熱材料的應用提供幫助。Pengbo Han, He Xu, Guiquan Zhang, Anjun Qin, Ben Zhong Tang, A Processible and Ultrahigh‐temperature Organic Photothermal Material through Spontaneous and Quantitative [2+2] Cycloaddition–Cycloreversion, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202406381 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406381波鴻魯爾大學Lars Borchardt等報道機械球磨法使用包裹Au的研磨球作為催化劑、空氣作為氧化劑，將醇氧化為醛。1）當調(diào)節(jié)球磨的頻率、球磨介質(zhì)、球磨的時間，實現(xiàn)了優(yōu)異的催化效率和產(chǎn)物選擇性。在一些底物分子的球磨催化反應中，產(chǎn)率達到99 %，TON達到8200，TOF達到0.77 s-1。通過XPS表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)催化氧化反應在催化劑表面發(fā)生，驗證機械催化反應通過球磨得以實現(xiàn)。2）該反應方法能夠?qū)χ咀濉⒎枷阕宓陌ㄒ患墶⒍壌歼M行選擇性催化氧化。與現(xiàn)有催化體系不同，這個方法的優(yōu)勢表現(xiàn)為TON和TOF非常高，而且符合可持續(xù)發(fā)展需求。Maximilian Wohlgemuth, Sarah Schmidt, Maike Mayer, Wilm Pickhardt, Sven Graetz, Lars Borchardt, Solid-State Oxidation of Alcohols in Gold-Coated Milling Vessels via Direct Mechanocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202405342https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202405342
