1.鞏金龍Nature Commun：MoNi合金催化甲烷部分氧化甲烷的部分氧化催化反應(yīng)是一種具有前景的合成氣制備技術(shù)路線，但是甲烷部分催化氧化反應(yīng)面臨產(chǎn)物在催化劑表面發(fā)生過(guò)度氧化的困難。為了解決這個(gè)難題，人們嘗試在金屬催化劑表面修飾具有活化CH4能力以及合適O*吸附能力的另一種金屬，但是這仍然非常困難。有鑒于此，天津大學(xué)鞏金龍教授等報(bào)道原子分散性能的MoNi合金催化劑能夠調(diào)控O*占據(jù)情況，因此在800 ℃進(jìn)行甲烷的部分氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了95 %甲烷轉(zhuǎn)化率和97 %合成氣選擇性。1）通過(guò)原位/離線表征技術(shù)、動(dòng)力學(xué)分析、DFT理論計(jì)算，說(shuō)明MoNi合金的Mo-Ni二元催化活性位點(diǎn)能夠緩解Ｏ2毒化Ni位點(diǎn)。同時(shí)Mo-Ni二元催化活性位點(diǎn)不會(huì)降低CH4的活化和部分氧化路徑。2）本文研究結(jié)果說(shuō)明通過(guò)設(shè)計(jì)原子分散的合金催化劑能夠調(diào)節(jié)O*吸附從而非常有效的轉(zhuǎn)化CH4。 Ding, Z., Chen, S., Yang, T. et al. Atomically dispersed MoNi alloy catalyst for partial oxidation of methane. Nat Commun 15, 4636 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-49038-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-49038-x2.Nature Commun：CoFeAl-LDH電催化海水OER在大電流密度進(jìn)行低能量消耗的海水電解是具有前景的制氫技術(shù)路線，但是持續(xù)性的使用海水進(jìn)行電催化容易導(dǎo)致Cl-離子聚集，這導(dǎo)致陽(yáng)極發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，并且影響催化活性和穩(wěn)定性。有鑒于此，北京化工大學(xué)孫曉明教授、周道金副教授、深圳清華大學(xué)研究院鄺允副教授等報(bào)道合成了CoFeAl層狀雙金屬氫氧化物作為陽(yáng)極進(jìn)行電催化海水分解，在2 A cm-2電流密度進(jìn)行電解6倍濃度的海水，在持續(xù)350 h電催化反應(yīng)中保持穩(wěn)定。1）詳細(xì)的分析結(jié)果說(shuō)明電催化OER反應(yīng)過(guò)程中，電極的Al3+離子被OH-腐蝕，這產(chǎn)生M3+缺陷位點(diǎn)顯著提高OER催化活性。2）刻蝕的Al3+離子形成Al(OH)n-物種吸附在陽(yáng)極表面，因此改善電極的穩(wěn)定性。微孔膜電極修飾CoFeAl層狀雙金屬氫氧化物的電極能夠在1 A cm-2電流密度穩(wěn)定工作500 h，這個(gè)結(jié)果說(shuō)明這種CoFeAl層狀雙金屬氫氧化物電極在電催化鹵水溶液的應(yīng)用前景。Liu, W., Yu, J., Li, T. et al. Self-protecting CoFeAl-layered double hydroxides enable stable and efficient brine oxidation at 2?A?cm?2. Nat Commun 15, 4712 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49195-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-49195-z3.唐本忠院士Nature Commun：多重變色熒光分子用于動(dòng)態(tài)4D信息加密在溶液相和固態(tài)控制光致熒光變色實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度和彩色有助于開發(fā)動(dòng)態(tài)的人工智能。但是目前如何使用同一個(gè)分子實(shí)現(xiàn)多重光致變色仍具有非常大的挑戰(zhàn)和困難。有鑒于此，香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士、趙征教授、深圳大學(xué)韓婷副教授等報(bào)道一種TPE-2MO2NT分子具有聚集熒光發(fā)光功能，在光照射條件下可以發(fā)生化學(xué)鍵的氧化斷鍵，而且隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)黃色-藍(lán)色的顏色變化。1）這種光活化切斷化學(xué)鍵的機(jī)理是通過(guò)光照產(chǎn)生的活性氧導(dǎo)致，通過(guò)深入分析研究，并且與其他分子進(jìn)行對(duì)比研究，說(shuō)明TPE-2MO2NT分子的骨架非常容易調(diào)控和拓展。2）此外聚合物分子內(nèi)的微環(huán)境能夠控制TPE-2MO2NT的光化學(xué)反應(yīng)，可以構(gòu)筑動(dòng)態(tài)的熒光圖像與4D信息編碼，因此有助于發(fā)展先進(jìn)的信息加密技術(shù)。Lu, L., Wu, B., He, X. et al. Multiple photofluorochromic luminogens via catalyst-free alkene oxidative cleavage photoreaction for dynamic 4D codes encryption. Nat Commun 15, 4647 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-49033-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-49033-24.王定勝&鄭旭升Angew：?jiǎn)卧覰i-CdS/WO3光催化合成尿素 通過(guò)光催化反應(yīng)將N2和CO2耦合合成尿素是可持續(xù)的路線，但是光催化合成尿素反應(yīng)的局限性在于光生電子在N2和CO2之間競(jìng)爭(zhēng)，而且光催化合成反應(yīng)難以充分利用光生空穴。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄭旭升教授、清華大學(xué)王定勝教授等報(bào)道WO3和Ni單原子修飾CdS構(gòu)筑的異質(zhì)結(jié)光催化劑（Ni1-CdS/WO3）能夠分別利用光生電子和光生空穴進(jìn)行CO2和N2的轉(zhuǎn)化。1）在純H2O溶劑進(jìn)行光催化轉(zhuǎn)化，Ni1-CdS/WO3光催化劑在385 nm的量子效率達(dá)到0.15 %，尿素產(chǎn)率達(dá)到78 μM h-1，性能達(dá)到目前報(bào)道光催化合成尿素最好的一批光催化劑。反應(yīng)機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)N2通過(guò)光催化劑WO3上形成的空穴·OH自由基轉(zhuǎn)化為NO，Ni位點(diǎn)在光生電子作用將CO2轉(zhuǎn)化為*CO。隨后生成的NO和*CO偶聯(lián)生成*OCNO中間體，最后該中間體生成尿素。2）這項(xiàng)工作說(shuō)明如何合理的使用光生空穴對(duì)于光催化還原反應(yīng)非常重要。 Yida Zhang, Yingjie Sun, Qingyu Wang, Zechao Zhuang, Zhentao Ma, Limin Liu, Gongming Wang, Dingsheng Wang, Xusheng Zheng, Synergy of Photogenerated Electrons and Holes toward Efficient Photocatalytic Urea Synthesis from CO2 and N2, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202405637https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024056375.浙江大學(xué)Angew：芳烴去芳構(gòu)衍生化雖然去芳構(gòu)化進(jìn)行官能團(tuán)化能夠直接將芳烴轉(zhuǎn)化為珍貴的三維骨架結(jié)構(gòu)，但是由于芳烴結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，因此如何將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單芳烴進(jìn)行去芳構(gòu)化官能團(tuán)化的方法仍非常罕見。有鑒于此，浙江大學(xué)李偉研究員等報(bào)道通過(guò)Cr-芳烴復(fù)合物實(shí)現(xiàn)芳烴的去芳構(gòu)化連續(xù)加入兩個(gè)親核官能團(tuán)。1）該反應(yīng)方法能夠?qū)⒎紵N通過(guò)去芳構(gòu)化羰基化衍生化，該反應(yīng)能夠兼容多種親核官能團(tuán)，反應(yīng)無(wú)需CO氣氛，能夠與有機(jī)醇、有機(jī)胺親核試劑反應(yīng)，因此以模塊化的方式生成官能團(tuán)化的酯/酰胺。該反應(yīng)能夠生成1,3-環(huán)己二烯烴/1,4-環(huán)己二烯烴化合物，而且能夠生成全取代修飾的四級(jí)碳，這進(jìn)一步說(shuō)明該反應(yīng)方法的優(yōu)勢(shì)。2）該反應(yīng)方法能夠用于合成或者修飾具有挑戰(zhàn)性的生物活性化合物，這說(shuō)明該反應(yīng)方法的應(yīng)用前景。基于控制實(shí)驗(yàn)并且監(jiān)控中間體物種說(shuō)明該反應(yīng)的可能機(jī)理。 Ming-Yang Wang, Wei-Long Zeng, Lin Chen, Yu-Fei Yuan, Wei Li, Umpolung-Enabled Divergent Dearomative Carbonylations, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202403917https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024039176.Angew：TiO2覆蓋層改善Ag電催化還原CO2碳酸鹽溶液性能電催化轉(zhuǎn)化捕獲CO2的碳酸鹽溶液是有可能實(shí)現(xiàn)碳中和制備化合物的技術(shù)路線，但是通常電極的電催化轉(zhuǎn)化CO2反應(yīng)伴隨寄生的HER反應(yīng)，而且當(dāng)含有少量雜質(zhì)的電極具有不穩(wěn)定的缺點(diǎn)需要人們克服。有鑒于此，哥倫比亞大學(xué)Daniel V. Esposito等報(bào)道將TiO2覆蓋層與螯合試劑乙二胺四乙酸修飾，能夠顯著增強(qiáng)Ag電催化劑在電催化轉(zhuǎn)化碳酸鹽電解液的穩(wěn)定性和選擇性。1）無(wú)定形TiO2覆蓋層在-0.7 V過(guò)電勢(shì)能夠降低50 %的HER反應(yīng)，并且將CO法拉第效率提高33 %。原位表面增強(qiáng)拉曼光譜SERS表征結(jié)果驗(yàn)證存在催化劑表面附近具有碳酸鹽物種，而且在Ag|TiO2界面含有豐富的CO2還原中間體。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明覆蓋層通過(guò)阻礙碳酸鹽離子接近催化活性位點(diǎn)的方式防止HER反應(yīng)。2）在含有5 ppm Fe(III)雜質(zhì)的條件進(jìn)行加速老化測(cè)試，通過(guò)加入EDTA分子實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的>47 %f法拉第效率的CO生成。這項(xiàng)工作展示TiO2覆蓋層能夠增強(qiáng)產(chǎn)物的CO:H2比例，而且能夠保護(hù)電催化劑免于受到雜質(zhì)物種的影響。 Zhexi Lin, Nathaniel Blake, Xueqi Pang, Zhirui He, Gholamreza Mirshekari, Oyinkansola Romiluyi, Yoon Jun Son, Suryansh Kabra, Daniel V. Esposito, Oxide-Encapsulated Silver Electrocatalysts for Selective and Stable Syngas Production from Reactive Carbon Capture Solutions, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202404758https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024047587.南方科技大學(xué)Angew：聚合物-DNA載體可共遞送光敏劑和siRNA以實(shí)現(xiàn)光促進(jìn)的基因轉(zhuǎn)染和乏氧緩解的光動(dòng)力治療光化學(xué)內(nèi)化是一種依靠光動(dòng)力反應(yīng)促進(jìn)siRNA內(nèi)體逃逸以成功實(shí)現(xiàn)RNA干擾基因調(diào)控的有效策略，能夠提高基因-光動(dòng)力聯(lián)合治療的協(xié)同性和有效性。然而，如何同時(shí)提高對(duì)siRNA和有機(jī)光敏劑的遞送效率仍是一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。有鑒于此，南方科技大學(xué)田雷蕾教授設(shè)計(jì)了一種由聚合物-DNA分子嵌合體自組裝而成的膠束納米結(jié)構(gòu)(PSNA)。1）實(shí)驗(yàn)可通過(guò)納米沉淀法在PSNA的疏水核心中負(fù)載大量的光敏劑。研究發(fā)現(xiàn)，PSNA能夠通過(guò)密集的DNA殼層組織siRNA發(fā)生自組裝，該策略也具有比典型的靜電凝聚法更好的負(fù)載性能。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該P(yáng)SNA載體可以有效促進(jìn)siRNA從胞內(nèi)體/溶酶體逃逸，從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)染效率。由于PSNA具有高效的共遞送性能，因此其在給藥治療后能夠表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的抗腫瘤療效。Guiling Fan. et al. Polymer-DNA Carriers Co-Deliver Photosensitizer and siRNA for Light-Promoted Gene Transfection and Hypoxia-Relieved Photodynamic Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202405600https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202405600兩電子氧還原電催化制備H2O2是具有前景以及實(shí)用性的技術(shù)，比如可能應(yīng)用于污水處理。但是，具有催化活性以及選擇性進(jìn)行2e- ORR、并且能夠在電催化反應(yīng)中免于腐蝕的電催化劑非常少。有鑒于此，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校金松教授、J. R. Schmidt教授等通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算研究，發(fā)現(xiàn)具有獨(dú)特五邊形褶皺環(huán)結(jié)構(gòu)的層狀PdSe2電催化劑在中性電解液能夠穩(wěn)定的電催化2e- ORR。1）理論計(jì)算結(jié)果說(shuō)明PdSe2的基面和邊緣位點(diǎn)具有選擇性催化2e- ORR性能。水熱合成的PdSe2電化學(xué)表征結(jié)果說(shuō)明PdSe2納米片表現(xiàn)比其他PdSe化合物(Pd4Se，Pd17Se15)更優(yōu)異的2e- ORR性能。2）將PdSe2擔(dān)載于氣體擴(kuò)散電極能夠保證中性溶液在大電流密度電催化反應(yīng)快速聚集H2O2，通過(guò)長(zhǎng)期電催化穩(wěn)定性測(cè)試、催化劑和電解液元素分析、同步輻射XAS表征，說(shuō)明PdSe2電催化劑穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作發(fā)展了在實(shí)用的電流密度穩(wěn)定高效率2e- ORR電催化劑，這項(xiàng)工作發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特層狀結(jié)構(gòu)電催化劑的設(shè)計(jì)前景。R. Dominic Ross, Kwanpyung Lee, Gerardo J. Quintana Cintrón, Kaylin Xu, Hongyuan Sheng, J. R. Schmidt*, and Song Jin*, Stable Pentagonal Layered Palladium Diselenide Enables Rapid Electrosynthesis of Hydrogen Peroxide, J. AM. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c00875https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c008759.JACS：自由基調(diào)控實(shí)現(xiàn)烯烴的芳基化烷基化芳基溴化物與烯烴之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng)能夠合成多種多樣的分子結(jié)構(gòu)，人們對(duì)于芳基溴和烯烴兩者交叉偶聯(lián)反應(yīng)非常了解，但是對(duì)于如何將非活化的烯烴修飾芳基官能團(tuán)仍未曾了解。尤其是如何對(duì)非活化的惰性烯烴進(jìn)行芳基和烷基化進(jìn)行快速構(gòu)筑復(fù)雜結(jié)構(gòu)分子，以及構(gòu)筑富含C(sp3)的藥物活性結(jié)構(gòu)分子。 有鑒于此，普林斯頓大學(xué)David W. C. MacMillan等報(bào)道通過(guò)三個(gè)自由基排序機(jī)理（triple radical sorting mechanism）實(shí)現(xiàn)了烯烴的芳基化烷基化。1)在該反應(yīng)中，同時(shí)包括三個(gè)自由基：高能量的芳基自由基、一級(jí)碳自由基、含有位阻的烷基自由基。通過(guò)Ni催化劑的幫助，三個(gè)自由基之間能夠排序進(jìn)行成鍵，從而高效率的實(shí)現(xiàn)烯烴的芳基化烷基化。2)這個(gè)反應(yīng)能夠兼容電子結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)區(qū)別非常大的烯烴、芳基前體分子，因此合成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的化合物。這種方法能夠進(jìn)一步應(yīng)用于大量取代的部分飽和稠雜芳環(huán)化合物。Johnny Z. Wang, Edna Mao, Jennifer A. Nguyen, William L. Lyon, and David W. C. MacMillan*, Triple Radical Sorting: Aryl-Alkylation of Alkenes, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c05744https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05744
