1.Nature Commun：制備高含量單原子催化劑含有較高密度單原子位點的催化劑對于改善催化活性和選擇性非常重要，這種高密度單原子位點有可能將異相單原子催化劑趨向工業(yè)應(yīng)用。但是如何修飾金屬含量大于10 wt %的高負(fù)載單原子位點仍非常困難。有鑒于此，西北大學(xué)屈云騰教授、冷坤岳博士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)林岳教授等報道一種負(fù)壓退火制備超高單原子擔(dān)載量的方法，能夠得到27.3-44.8 wt. %質(zhì)量的單原子催化劑。1)這種方法能夠在常見氮化碳載體上修飾13種金屬，而且這種方法能夠應(yīng)用于合成高熵單原子催化劑，高熵單原子催化劑同時存在多個金屬單原子。2)通過原位HAADF-STEM表征和離線XAFS表征，說明負(fù)壓煅燒處理能夠加快脫除金屬原料的陰離子，促進(jìn)金屬與氮缺陷位點成鍵，從而形成密集的氮配位金屬位點。當(dāng)Pt的擔(dān)載量達(dá)到41.8 wt. %，催化劑的丙烷氧化反應(yīng)能夠生成丙酮、甲醇、乙酸等液相產(chǎn)物。這項工作展示了價格便宜的直接合成密集單原子位點的技術(shù)，合成的催化劑能夠高效催化多種反應(yīng)。 Wang, Y., Li, C., Han, X. et al. General negative pressure annealing approach for creating ultra-high-loading single atom catalyst libraries. Nat Commun 15, 5675 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50061-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-50061-12.Nature Commun：原位形成Cu(I)光催化劑用于烷基鹵化物的C-N偶聯(lián) 在溫和的反應(yīng)條件直接將惰性烷基鹵化物還原進(jìn)行C(sp3)-N偶聯(lián)是非常困難的反應(yīng)，這是因為烷基鹵化物的還原電極電勢非常低。有鑒于此，大連理工大學(xué)林祿清、李陽、中國科學(xué)院大連化物所吳凱豐等通過原位形成吡啶-卡賓配體修飾Cu(I)催化劑，這種Cu(I)催化劑能夠在可見光作用下摘取鹵原子并且生成烷基自由基應(yīng)用于C(sp3)-N偶聯(lián)。1)控制實驗驗證說明單吡啶卡賓配體修飾Cu復(fù)合物是催化活性物種。通過跨越多個時間尺度的瞬態(tài)吸收光譜表征反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)光激發(fā)Cu(I)發(fā)生超快的系間竄越（260 ps），隨后生成長壽命三重態(tài)激發(fā)態(tài)（>2 μs）。2)三重態(tài)被烷基鹵化物淬滅的過程不是Stern-Volmer動力學(xué)，這個現(xiàn)象說明Cu(I)與烷基鹵化物之間存在締結(jié)作用，這種締結(jié)作用有助于通過內(nèi)球電子轉(zhuǎn)移方式摘取鹵原子并且生成烷基自由基進(jìn)行隨后的交叉偶聯(lián)。 Luo, H., Yang, Y., Fu, Y. et al. In situ copper photocatalysts triggering halide atom transfer of unactivated alkyl halides for general C(sp3)-N couplings. Nat Commun 15, 5647 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50082-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-50082-w3.Nature Commun：氟化的生色團(tuán)能夠光催化還原CO2制備CO 利用能量低的光子進(jìn)行光催化反應(yīng)能夠改善光催化利用太陽能的效率。自然界的光合成有機(jī)體能夠使用葉綠素吸收紅外光，并且將紅外光用于還原CO2。但是，能夠模擬這種功能的非貴金屬催化劑非常罕見。有鑒于此，中山大學(xué)韓治際教授等報道合成了一系列氟化葉綠素分子模擬生物體還原CO2的過程。1）利用合成的氟化葉綠素分子能夠使用630 nm和730 nm光進(jìn)行催化還原將CO2還原為CO，630 nm和730 nm光進(jìn)行光催化的TON分別為1790和510。2）這個體系在合適的條件能夠?qū)? %濃度CO2進(jìn)行持續(xù)催化還原240 h，反應(yīng)機(jī)理研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)還原CO2的兩個關(guān)鍵中間體是chlorin和chlorinphlorin，porphyrin和bacteriochlorin是催化活性較弱的發(fā)色基團(tuán)。Yang, S., Yuan, H., Guo, K. et al. Fluorinated chlorin chromophores for red-light-driven CO2 reduction. Nat Commun 15, 5704 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50084-8https://www.nature.com/articles/s41467-024-50084-84.Nature Commun：使用CF2HSO2Na進(jìn)行烯烴四氟異丙基化從簡單的氟化物直接組裝復(fù)雜含氟結(jié)構(gòu)是目前合成化學(xué)領(lǐng)域的重要前沿領(lǐng)域，有鑒于此，浙江師范大學(xué)朱鋼國教授、鄭漢良教授等報道使用市售CF2HSO2Na合成生命科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域非常重要的四氟異丙基[(CF2H)2CH]官能團(tuán)，實現(xiàn)了可見光催化對烯烴進(jìn)行四氟異丙基化。 1)通過這種方法，能夠在溫和反應(yīng)條件合成結(jié)構(gòu)多樣的α-四氟異丙基羰基化合物以及環(huán)戊酮。而且通過連續(xù)的自由基還原/極性翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)了三次二氟甲基化串聯(lián)，從而直接從CF2HSO2Na合成得到四氟異丙基結(jié)構(gòu)。2)這種C1轉(zhuǎn)化為C3的氟烷基化反應(yīng)能夠用于快速構(gòu)筑其他方法難以合成的多氟化合物，因此拓展了氟化合物的研究領(lǐng)域。 Hong, Y., Qiu, J., Wu, Z. et al. Tetrafluoroisopropylation of alkenes and alkynes enabled by photocatalytic consecutive difluoromethylation with CF2HSO2Na. Nat Commun 15, 5685 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50081-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-50081-x5.Nature Commun：焦耳熱快速處理聚烯烴塑料廢品通過聚烯烴解聚反應(yīng)合成燃料、潤滑劑、石蠟?zāi)軌虬l(fā)展具有前景的緩解垃圾填埋以及生態(tài)環(huán)境的堆積問題。但是，目前人們?nèi)匀浑y以在實際條件以高收率、低能量消耗、低CO2排放的方式將聚烯烴轉(zhuǎn)化為單體。有鑒于此，特拉華大學(xué)Dionisios G. Vlachos等報道電化學(xué)焦耳熱處理聚烯烴塑料的技術(shù)，這項技術(shù)使用H-ZSM-5催化劑，能夠高效率的將聚烯烴廢塑料轉(zhuǎn)化為烯烴，轉(zhuǎn)化過程在毫秒內(nèi)完成，與以往的工作相比這個方法在更高的聚合物/催化劑比例表現(xiàn)更高的產(chǎn)率。1)研究發(fā)現(xiàn)催化劑對于生成分布較窄的烯烴非常重要，脈沖電化學(xué)處理和蒸汽反應(yīng)物能夠高效率的選擇性解聚（產(chǎn)物內(nèi)C2-C4烯烴的選擇性>90 %），而且催化劑的失活率很低。2)這種實驗室量級塑料廢品處理方法能夠非常有效的處理生活廢棄材料，這項技術(shù)對添加劑和雜質(zhì)兼容，是多功能的聚烯烴塑料廢品循環(huán)回收處理技術(shù)。 Selvam, E., Yu, K., Ngu, J. et al. Recycling polyolefin plastic waste at short contact times via rapid joule heating. Nat Commun 15, 5662 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50035-3
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50035-36.Angew：釋放一氧化氮的光敏劑可通過節(jié)氧光動力療法誘導(dǎo)癌細(xì)胞免疫原性死亡光動力療法(PDT)可利用活性氧(ROS)清除癌細(xì)胞，但其有效性仍會受到腫瘤乏氧微環(huán)境的限制。有鑒于此，香港城市大學(xué)Pui-Chi Lo和Kwan T. Chow構(gòu)建了由兩個或四個一氧化氮(NO)釋放部分取代的酞菁鋅(II)，即ZnPc-2NO和ZnPc-4NO，它們可以抑制線粒體呼吸，從而能夠節(jié)省更多的細(xì)胞內(nèi)氧氣以用于PDT。1）在HT29人結(jié)直腸腺癌細(xì)胞和A549人肺癌細(xì)胞中，這兩種化合物可通過與細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽發(fā)生相互作用以釋放NO，從而降低細(xì)胞的氧消耗率和三磷酸腺苷的生成，并改變線粒體膜電位。研究發(fā)現(xiàn)，這兩種化合物能夠緩解癌細(xì)胞的乏氧狀態(tài)，降低乏氧誘導(dǎo)因子-1α的表達(dá)。2）即使在乏氧環(huán)境中，這兩種化合物也能夠在光照下產(chǎn)生ROS以誘導(dǎo)細(xì)胞毒性，從而克服光動力療法的氧依賴性質(zhì)。實驗結(jié)果表明，ZnPc-2NO的光動力效應(yīng)會引起損傷相關(guān)分子模式的釋放，誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞的成熟，進(jìn)而觸發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)。研究者通過一系列體內(nèi)外實驗證明了該節(jié)氧PDT策略能夠引發(fā)免疫原性細(xì)胞死亡。Feijie Xu. et al. Inducing Immunogenic Cancer Cell Death through Oxygen-Economized Photodynamic Therapy with Nitric Oxide-ReleasingPhotosensitizers. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202404561https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024045617.JACS：在低氧環(huán)境中具有可調(diào)活性的肺表達(dá)mRNA遞送平臺信使RNA(mRNA)的遞送平臺能夠在靜脈注射后促進(jìn)肝臟中的蛋白質(zhì)表達(dá)，并且已被優(yōu)化用于具有正常氧濃度的細(xì)胞(21% O2的氣氛)。然而，影響非肝臟器官(如肺)的疾病對于mRNA治療的需求正日益增加。此外，許多疾病都具有乏氧(氧濃度<21%，一種存在于細(xì)胞和組織中的異常低氧狀態(tài))的特征，會導(dǎo)致mRNA治療的療效降低80%以上。有鑒于此，北卡羅來納大學(xué)教堂山分校Owen S. Fenton開發(fā)了一種肺表達(dá)mRNA遞送納米顆粒平臺(TULEP)，其性能可被調(diào)控以在乏氧環(huán)境中實現(xiàn)最佳的表達(dá)效果。1）實驗設(shè)計、合成并表征了一種新型的氨基丙烯酸酯聚合物。該聚合物可以有效地與mRNA載荷進(jìn)行復(fù)合以形成TULEPs。隨后，研究者探究了利用TULEP進(jìn)行mRNA遞送的效果和機(jī)制，包括分析細(xì)胞關(guān)聯(lián)、內(nèi)吞機(jī)制、內(nèi)體逃逸和在肺細(xì)胞系中的蛋白表達(dá)等，評估了TULEP在乏氧條件下的效果，并使該系統(tǒng)可通過三磷酸腺苷(ATP)進(jìn)行調(diào)節(jié)以解決與乏氧相關(guān)的療效不足問題。 2）此外，研究者也對TULEP平臺在小鼠體內(nèi)的mRNA表達(dá)、生物分布和耐受性進(jìn)行了分析。綜上所述，該研究工作重點論證了TULEPs在實現(xiàn)可調(diào)的mRNA遞送方面的有效性，能夠為開發(fā)mRNA遞送平臺提供新的見解和參考。Palas Balakdas Tiwade. et al. A Lung-Expressing mRNA Delivery Platform with Tunable Activity in Hypoxic Environments. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c04565https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c045658.Chem. Soc. Rev.：鈉層狀氧化物陰極的性能、實用性和前景可充電鈉離子電池（SIBs）已成為一種先進(jìn)的電化學(xué)儲能技術(shù)，其可以緩解對鋰資源的依賴。與鋰離子電池類似，正極材料在SIB的成本和能量輸出中起著決定性作用。在各種陰極材料中，Na層狀過渡金屬（TM）氧化物由于其易于合成、適用于高能SIB的高Na存儲容量/電壓以及對大規(guī)模生產(chǎn)Li層狀氧化物類似物的高適應(yīng)性而成為一種極具潛力的選擇。然而，從實驗室到市場，由于對陰極材料的基本結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性理解不明確，以及缺乏合適的材料設(shè)計策略來滿足實際存儲應(yīng)用需求，導(dǎo)致鈉層狀氧化物陰極的實際應(yīng)用受到限制。近日，中國科學(xué)院郭玉國、辛森綜述研究了鈉層狀氧化物陰極的性能、實用性和前景。1) 作者詳細(xì)闡述了氧化物中關(guān)鍵容量貢獻(xiàn)元素（如TM陽離子和氧陰離子）的電子構(gòu)型與其對陰極Na（de）嵌入（電）化學(xué)和存儲性能的影響。隨后，作者討論了阻礙層狀氧化物陰極實際應(yīng)用的問題、它們的起源以及解決這些問題的相應(yīng)策略，以加快陰極材料的目標(biāo)導(dǎo)向研發(fā)。2) 最后，作者討論了幾種新型Na層狀陰極材料，這些材料在下一代SIBs中極具應(yīng)用前景，包括具有陰離子氧化還原和高熵的層狀氧化物，并強(qiáng)調(diào)了層狀氧化物作為具有更高能量和安全性的固態(tài)SIBs陰極用途。 Yu-Jie Guo et.al Sodium layered oxide cathodes: properties, practicality and prospects Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D4CS00415A
