1.Nature Commun：RuMo雙原子催化降解聚酯聚酯廢品的化學循環對于可持續發展非常重要，聚酯廢品能夠轉化為多種多樣的含氧化合物，但是這些轉化方法通常轉化率非常低，或者分離非常困難。有鑒于此，中國科學院化學所劉志敏、趙燕飛，清華大學王定勝等報道在TiO2載體修飾Ru和Mo雙原子催化劑，構筑的雙原子催化劑能夠將多種多樣的聚酯在溫和反應條件（160 ℃, 4 MPa）進行水解和加氫，以100 %的選擇性生成二醇。1)多樣的表征結果顯示催化劑具有Ru單原子位點以及O橋相鄰的Ru和Mo雙原子。作者驗證說明Ru單原子位點能夠活化H2用于聚酯水解生成的羧酸進行加氫，以O橋相鄰的Ru和Mo雙原子具有非常高的反應能壘，能夠阻礙生成的醇脫氧加氫副反應。2)這種雙原子催化劑在重生處理后能夠保持高活性和高穩定性。這項工作有助于聚酯廢物轉化為具有利用價值的二醇化合物，從而得到具有前景的應用。 Tang, M., Shen, J., Wang, Y. et al. Highly efficient recycling of polyester wastes to diols using Ru and Mo dual-atom catalyst. Nat Commun 15, 5630 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-49880-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-49880-z2.馮新亮Nature Commun：光熱CO2通過光熱異質結-納米片陣列轉化為乙醇光熱CO2轉化為乙醇為實現凈零碳管理提供了可持續的解決方案。然而，嚴重的載流子復合和較高的C-C耦合能壘導致乙醇生成性能不佳。在這里，馬克斯普朗克微結構物理研究所馮新亮教授，中科大孫永福等人報道了一種Cu/Cu2Se-Cu2O異質結納米片陣列，在可見光-近紅外光下無需外部加熱即可獲得良好的乙醇產量。1）Z型Cu2Se-Cu2O異質結構為CO2還原和水氧化提供了空間分離的位點，并提高了載流子傳輸效率。Cu2Se納米片誘導的微反應器提高了中間體（CH3*和CO*）的局部濃度，從而促進了C-C耦合過程。Cu2Se納米片的光熱效應將系統的溫度升高到200 °C左右。2）通過協同電子和熱流，我們實現了149.45 μmol g-1 h-1的乙醇生成率，電子選擇性為48.75%，表觀量子產率為0.286%。研究工作可以為開發利用太陽能將二氧化碳轉化為多碳化學物質的光熱催化劑提供啟發。Li, X., Li, L., Chu, X. et al. Photothermal CO2 conversion to ethanol through photothermal heterojunction-nanosheet arrays. Nat Commun 15, 5639 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-49928-0https://doi.org/10.1038/s41467-024-49928-03.Angew：碳硼烷配體修飾Au實現芳烴選擇性溴化對于納米催化劑而言，如何控制電子結構/立體結構并且調節產物的選擇性是個非常大的挑戰。這是因為金屬-配體界面具有動態特點，界面存在金屬的溶解、結構重構等現象，這些動態變化導致催化劑的控制非常困難。有鑒于此，國家納米中心唐岑等報道碳硼烷配體（carboranyl）是性能優異的碳官能團配體修飾Au納米粒子，這種碳硼烷配體具有優異的穩定性。碳硼烷配體的優異性質來自Au-C化學鍵以及B-H…Au相互作用。 1)合成的CB@AuNPs具有核-衛星結構，在許多刺激作用下（110℃，pH 1~12，硫醇洗劑）都具有穩定性。2)與傳統的PPh3配體修飾的AuNP催化劑不同，這種CB@AuNPs催化劑能夠避免催化活性Au溶解。由于這些獨特的性質，CB@AuNPs催化劑在芳基溴化反應過程中表現優異的對位:鄰位選擇性，能夠得到對位選擇性產物，比如氯苯的位點選擇性達到>30:1，溴苯的位點選擇性達到15:1。這項工作為AuNPs的位點選擇性催化反應提供幫助。mengyue Wang, shengye zhang, yue gong, wangyang zhang, yu Wang, yupeng chen, qiang zheng, zhipan liu, Cen Tang, Highly Stable Carboranyl Ligated Gold Nano-catalysts for Regioselective Aromatic Bromination, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202409283https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024092834.南京大學JACS：電化學描述符助力光催化反應機理和機器學習研究人們發展了光催化技術能夠解決有機合成領域面臨的挑戰和困難，但是目前對光催化反應進行優化需要大量嘗試實驗進行篩選合適的底物和優化反應條件，這不僅需要耗費大量時間，而且對于工業化而言非常昂貴。有鑒于此，南京大學丁夢寧教授、黎書華教授、王國強教授等報道通過電化學進行數據獲取，并且根據電化學數據使用機器學習和光催化合成，得到一系列氧化還原性質有關的電化學描述符，從而能夠用于研究機理和催化性質。這種電化學描述符將光照射導致電荷轉移進行定量化，從而構筑反應活性的相圖，通過圖像的高產率區域的變化能夠說明反應體系的微弱變化情況。1)在光催化脫氧反應中，通過改變羧酸、烯烴、反應條件，能夠將這些變化對于反應產物的影響實現可視化。通過電化學描述符的數學分析，能夠將不同反應物和不同反應條件對于反應的機理/催化反應動力學的影響。當使用機器學習模型算法，實驗結果得到的電化學描述符能夠揭示通過改變反應參數影響反應的氧化還原動力學。2)因此，這個方法能夠降低復雜體系的參數。總之，通過這種電化學描述符能夠高效率的對化學反應性進行定量，說明原位實驗能夠促進通過研究數據理解化學反應。 Luhan Dai, Yulong Fu, Mengran Wei, Fangyuan Wang, Bailin Tian, Guoqiang Wang*, Shuhua Li*, and Mengning Ding*, Harnessing Electro-Descriptors for Mechanistic and Machine Learning Analysis of Photocatalytic Organic Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03085https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c030855.JACS：電池中電解液界面相的電子和分子移動機理研究Li離子電池的固體電解液界面（SEI）能夠鈍化陽極，避免陽極被電解液分解，而且同時能夠允許陽極與氧化還原分子之間的電子轉移反應，當作為電解液的添加劑能夠電池的內部過充電保護劑。有鑒于此，馬爾堡大學Bernhard Roling等報道使用四電極體系的發生器-收集器，從而能夠區分SEI覆蓋玻碳電極的電解液還原電流和Fc+分子氧化還原電流。1)在接近電池工作電位的原位過程研究SEI形成的情況，分別測試發生器的電流和集流體的電流，計算SEI與電解液還原以及Fc+還原。這些鈍化有關的數值隨著時間發生巨大區別。2)通過對SEI層的分子輸送、電子輸送、電荷轉移情況進行簡單的設計，給出不同的鈍化機理。發現機理的轉變，這種轉變是從氧化還原分子在界面還原的機理變成SEI|電解液界面的還原。這項研究能夠應用于任何電化學界面的場景，有助于研究和表征電化學界面。Falk Thorsten Krauss, Isabel Pantenburg, Viktor Lehmann, Michael Stich, Jan Ole Weiersh?user, Andreas Bund, and Bernhard Roling*, Elucidating the Transport of Electrons and Molecules in a Solid Electrolyte Interphase Close to Battery Operation Potentials Using a Four-Electrode-Based Generator–Collector Setup, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c03029https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c030296.JACS：配體修飾Au納米粒子對氧化還原電位的影響金屬納米粒子具有多種多樣的應用，通常穩定金屬納米粒子的方法是有機配體調節界面性質。有鑒于此，耶路撒冷希伯來大學Daniel Mandler、Roi Baer等報道發現配體能夠顯著影響納米粒子的氧化峰位置。1)作者通過配體交換策略對Au納米粒子的表面配體進行設計，并且仔細分析不同配體的影響。發現不同配體修飾的Au納米粒子導致氧化峰的位置產生區別，比如2-巰基苯甲酸和4-巰基苯甲酸之間導致峰位置的區別達到71 mV。2)通過DFT計算研究這種現象的原因，計算Au表面吸附配體并通過熱力學循環方法計算氧化還原電勢。DFT計算結果給出的電勢峰位置移動情況與實驗結果吻合，Laviron’s理論和Tafel計算說明4-巰基苯甲酸修飾的Au納米粒子的氧化動力學常數比檸檬酸修飾Au納米粒子的2倍。這些研究結果能夠應用于研究不同納米粒子之間配體交換的情況，以及研究納米粒子的分布情況。 Pavel Savchenko, Din Zelikovich, Hadassah Elgavi Sinai, Roi Baer*, and Daniel Mandler*, The Effect of the Capping Agents of Nanoparticles on Their Redox Potential, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c02524https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02524Cu作為CO2RR電催化劑非常獨特的性質是能夠生成C2+產物，但是Cu的CO2RR催化活性比商業需求低3個數量級。人們發現一種能夠提高Cu催化劑壽命的方法是陽極-陰極脈沖的周期性氧化處理技術。這種陰極-陽極脈沖技術能夠改善100倍，但是這種脈沖技術智能延緩性能衰減，無法消除性能衰減。有鑒于此，代爾夫特理工大學Thomas Burdyny等研究Cu的化學氧化過程和電化學氧化過程，從而發現了能夠穩定CO2RR的機理。1)首先在開路電壓條件檢測催化劑的氧化態，發現Cu的氧化態受到開路電壓的影響，而且Cu的氧化態受到ORR反應速率的限制。增加O2的流量能夠增加ORR反應速率，并且延長催化劑的壽命，降低3倍催化“關閉”時間。2)作者在實驗中得到Cu氧化最低的過電勢（-0.28 V Ag/AgCl, 1 M KHCO3），穩定性測試結果顯示這種方法能夠將穩定制備乙烯的時間增加20倍，研究發現Cu的空間移動速率變得非常慢。Jesse Kok, Jim de Ruiter, Ward van der Stam, and Thomas Burdyny*, Interrogation of Oxidative Pulsed Methods for the Stabilization of Copper Electrodes for CO2 Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c06284https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c062848.喬世璋Adv Mater：蛋白凝膠策略增強Zn-I2電池性能溶液相的Zn-I2電池具有大規模儲能的應用前景，但是Zn-I2電池面臨著I電極的穿梭效應以及Zn電極的可逆性非常差的問題。有鑒于此，阿德萊德大學喬世璋教授等提出界面膠凝策略（interfacial gelation strategy），引入絲素蛋白添加劑抑制穿梭問題，改善Zn的可逆性。1）引入的絲素蛋白能夠在充放電循環過程中，通過周期性方向變化的電場作用，沿著陰極和陽極發生雙方向移動。I2電極的絲素蛋白能夠與碘聚合物之間發生相互作用形成凝膠沉淀，這種凝膠沉淀能夠阻止碘聚合物的溶解，從而實現優異的電化學性能（在1 C時達到215 mAh g-1和99.5 %的庫倫效率），優異的倍率性能（50 C倍率的性能達到170 mAh g-1），優異的持久性（10 C倍率電池能夠循環6000圈）。Zn陽極形成的絲素蛋白凝膠能夠作為保護層，增強Zn的可逆性（2 mA cm-2電流密度的庫倫效率達到99.7 %），阻礙生成枝晶。 2）組裝500 mAh容量的Zn-I2電池具有非常高的陰極容量（37.5 mg cm-2），較高的Zn利用效率（20 %），并且實現優異的能量密度（80 Wh kg-1），長期穩定性（>1000圈電池循環）。這項研究說明同時調節陰極和陽極有助于Zn-I2電池的實用。Shao-Jian Zhang, Junnan Hao, Han Wu, Qianru Chen, Chao Ye, Shi-Zhang Qiao, Protein Interfacial Gelation toward Shuttle-Free and Dendrite-Free Zn–Iodine Batteries, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202404011https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202404011
