發展高效率和價格便宜的催化劑對于光催化劑非常重要，但是通常光催化劑的效率非常低，并且粉末狀態的光催化劑難以使用和回收，這顯著阻礙光催化劑的應用。有鑒于此，華南理工大學顧成、黃良斌、京都大學Shuhei Furukawa等發展了一種類似均相的光催化劑，通過超輕多級孔的光活性CMP（共軛多孔聚合物）氣凝膠克服了傳統光催化劑面臨的困難與挑戰。1）構筑的CMP氣凝膠光催化劑的密度非常低，但是剛度高達105 m2 s-2，這個性質比大多數低密度材料的性能都更好。由于具有優異的剛度，因此這種CMP光催化劑可以作為規模化的宏觀光催化材料。2）當使用CMP氣凝膠光催化劑應用于脫氨硼化反應時，產率達到克級量，而且在溫和反應條件中實現創紀錄的效率。 Yan Su, Bo Li, Zaoming Wang, Alexandre Legrand, Takuma Aoyama, Shuai Fu, Yishi Wu, Ken-Ichi Otake, Mischa Bonn, Hai I. Wang, Qing Liao, Kenji Urayama, Susumu Kitagawa, Liangbin Huang*, Shuhei Furukawa*, and Cheng Gu*, Quasi-Homogeneous Photocatalysis in Ultrastiff Microporous Polymer Aerogels, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03862https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c038622.JACS：TiCe氧團簇多孔吸附材料實現兩階段CO2吸附研究多孔材料的結構-性能關系具有多種多樣的科學意義，尤其是對多孔吸附材料的研究領域。修飾配體的金屬氧化物團簇通過特定堆疊方式能夠產生本征的孔結構，因此具有精確可控的原子結構和長程排列結構，可以作為具有前景的多孔吸附材料。 有鑒于此，西北大學Omar K. Farha、京都大學Susumu Kitagawa、華南理工大學王興杰等報道發展了一系列含有不同配體結構的Ti8Ce2-oxo多孔材料，并且研究這些材料的吸附性質。1）研究發現Ti8Ce2-BA（BA=苯甲酸）具有非常獨特的兩步CO2吸附現象，而且吸附脫附行為產生回滯吸附環，這項研究拓展了金屬氧團簇吸附材料行為的種類。作者發現不飽和Ce(IV)位點導致這種兩步吸附效果。此外，當在苯甲酸的鄰位或者對位引入親電性的氟原子，有助于控制吸附的門控效應和逐步吸附能力。通過先進的表征技術系統研究說明產生這種獨特多步吸附行為的原因。2）這項研究說明CO2和Ce之間具有非常強的Lewis酸堿相互作用，而且能夠導致配體的結構發生改變。氟原子影響Ce的Lewis酸性，從而改變多步吸附過程中門的壓力。這項研究有助于深入理解金屬氧化物團簇的結構柔性，而且深入展示了主客體相互作用的獨特現象。本文研究有助于發展和設計新型吸附材料，而且有助于理解結構-性質的基本關系。 Xingjie Wang*, Haomiao Xie, Debabrata Sengupta, Fanrui Sha, Ken-ichi Otake, Yongwei Chen, Karam B. Idrees, Kent O. Kirlikovali, Florencia A. Son, Meng Wang, Junli Ren, Justin M. Notestein, Susumu Kitagawa*, and Omar K. Farha*, Precise Modulation of CO2 Sorption in Ti8Ce2–Oxo Clusters: Elucidating Lewis Acidity of the Ce Metal Sites and Structural Flexibility, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c01092https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c010923.Nature Commun：銨陽離子非共價相互作用促進聚乙二醇C-H鍵活化目前還未曾報道能夠將銨陽離子與多齒氧分子之間的非共價相互作用作為反應中心的相關報道。有鑒于此，西安交通大學曾榮教授、周德重教授、丁書江教授、南京大學王敏燕副教授等報道光誘導Ir和奎寧環（quinuclidine）實現了聚乙二醇的C-H官能團化，這個方法通過增強非共價相互作用的方式增強反應活性。1）該反應能夠兼容一系列烯烴，此外這種反應方法沒有氰基的參與，因此能夠對生物活性分子進行反應，比如對二硫蘇糖醇（DTT, dithiothreitol）處理的牛血清蛋白進行聚乙二醇化，因此說明該反應可能應用于藥物遞送或者蛋白修飾。2）DFT理論計算的結果說明在氧原子相鄰的α-C上通過Ir催化生成碳自由基。通過反應機理實驗結果說明聚乙二醇分子鏈與奎寧環之間的非共價相互作用起到促進質子轉移的獨特作用，通過這種作用實現了高效率的催化反應。 Zhang, Z., Lv, X., Mu, X. et al. In-situ noncovalent interaction of ammonium ion enabled C–H bond functionalization of polyethylene glycols. Nat Commun 15, 4445 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-48584-8https://www.nature.com/articles/s41467-024-48584-84.Nature Commun：配體交換合成ZIF-8玻璃熔融淬滅MOF玻璃結合了MOF的多孔結構和獨特的液相，因此熔融淬滅MOF玻璃為分離提供機會。但是目前MOF玻璃在分子分離領域的發展面臨兩個局限。首先，能夠升溫熔融并且轉變為穩定玻璃態的MOF種類非常少。其次，目前得到的MOF玻璃通常具有較少的孔隙度以及較小的孔徑。 有鑒于此，多特蒙德工業大學Sebastian Henke等發展了溶劑輔助配體交換方法將ZIF-8轉變為多孔熔融淬滅玻璃。1）將兩種常見有機配體組裝到無法熔融的ZIF-8內，從而得到高熵ZIF-8衍生物，這種ZIF-8衍生物能夠通過熱處理發生晶體-液體-玻璃態的轉變。2）構筑的ZIF-8玻璃孔尺寸達到0.2 cm3 g-1，能夠大量吸附C3和C4烴類，而且能夠實現丙烯、丙烷吸附分離。 Xue, WL., Kolodzeiski, P., Aucharova, H. et al. Highly porous metal-organic framework liquids and glasses via a solvent-assisted linker exchange strategy of ZIF-8. Nat Commun 15, 4420 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48703-5https://www.nature.com/articles/s41467-024-48703-55.Nature Nanotechnology：應用納米馬達進行口服線粒體移植治療缺血性心臟病線粒體移植是恢復缺血性心臟病（IHD）患者能量供應的重要治療策略，然而，它受到移植方法的侵襲性和線粒體活性損失的限制。近日，南京師范大學萬密密、毛春、南京大學醫學院周敏等人報道了線粒體移植口服給藥的IHD治療。1) 在線粒體表面修飾釋放一氧化氮的納米馬達，以獲得由于納米馬達作用而對受損心臟組織具有靶向能力的納米馬達線粒體。納米馬達線粒體被包覆在腸溶膠囊中，以保護它們免受胃酸侵蝕。口服后，線粒體在腸道中釋放，它們迅速被腸道細胞吸收并分泌到血液中，從而輸送到受損的心臟組織。2) 納米馬達線粒體對疾病微環境的調節不僅可以實現受損心肌細胞對線粒體的快速攝取和高保留特性，還可以保持移植線粒體的高活性。此外，IHD動物模型的結果表明，受損心臟組織中積累的納米馬達線粒體可以在轉錄水平上調節心臟代謝，從而阻止IHD的進展。Ziyu Wu et.al Oral mitochondrial transplantation using nanomotors to treat ischaemic heart disease Nature Nanotechnology 2024DOI: 10.1038/s41565-024-01681-7https://doi.org/10.1038/s41565-024-01681-7功能性液體界面的應用領域涵蓋化學工程和實際應用，因此受到人們的廣泛關注，這些界面能夠調節液體的物理化學性質，從而實現宏觀的潤濕性和微觀的分子交換平衡，因此實現對功能結構和性能的調控。有鑒于此，廈門大學侯旭等報道綜述功能性液體界面的發展。1）首先對功能性液體界面的性質做出總結，從結構和相互作用的分子機理的角度進行討論。隨后討論目前液體界面的各種應用中利用的界面設計策略，對其中的關鍵特別介紹。2）最后，總結功能液體界面領域面臨的挑戰，展望未來的發展。Yi Fan, Xinlu Huang, Jiaao Ji, Wenli Zhang, Jian Zhang, Xu Hou, Building Functional Liquid‐Based Interfaces: From Mechanism to Application, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202403919https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202403919金屬的二維納米線具有非常高的比表面積和豐富的不飽和配位原子，因此二維金屬納米線受到人們的廣泛關注。但是金屬二維納米線的合成具有非常大的難度。有鑒于此，北京工業大學鄧積光教授等報道微流體層流技術能夠簡單方便的大規模合成多種合金納米線，包括PtBi、AuBi、PdBi、PtPdBi、PtAuCu等。1）合成的二維納米線的尺寸達到~220 μm，尺寸大于由1D或3D結構轉化得到的僅為幾十納米的尺寸。PdBi二維納米線達到目前各種非擔載催化劑的最高的甲酸催化活性（2669.1 mA mg-1），比鉑黑的性能高103.5倍。2）通過原位FTIR表征說明PdBi二維納米線催化劑能夠阻礙CO*毒化，因此二維PdBi合金納米線催化劑雜甲酸氧化反應中表現優異的催化活性和穩定性。 Dongtang Zhang, Jiahui Bu, Xiangnan Dou, Yong Yan, Qiqi Liu, Xiayan Wang, Zaicheng Sun, Guangsheng Guo, Kun Zheng, Jiguang Deng, Ultra-Large Two-Dimensional Metal Nanowire Networks by Microfluidic Laminar Flow Synthesis for Formic Acid Electrooxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202408765https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202408765洛桑聯邦理工學院Jerome Waser等報道光催化脫羧方法對環丙烯進行官能團化。1）該反應能夠使用廣泛的氧化還原活性酯修飾的環丙烯作為反應物，在沒有親核試劑的情況合成環丙烯修飾的鄰苯二甲酰胺。而且該反應能夠與多種碳親核試劑、雜原子親核試劑反應。反應機理結果顯示，該反應應該通過方向環丙烯陽離子中間體，隨后捕獲親核試劑生成產物。2）反應情況。以修飾鄰苯二酰亞胺-氧化還原活性酯的苯基環丙烯作為反應物，Ir(ppy)3或者3DPAIPN作為光催化劑，在乙腈溶劑中反應，藍光LED作為光源。反應能夠加入2~3倍親核試劑或者不加入。Vladyslav Smyrnov, Jerome Waser, Photocatalytic Decarboxylative Functionalization of Cyclopropenes via Cyclopropenium Cation Intermediates, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202404265https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202404265
