1．南開大學Angew：液相剝離3D MOF生成納米片通常由層狀晶體剝離能夠得到2D材料，但是3D晶體具有各向異性的化學鍵，這種各向異性的化學鍵讓人想起2D晶體，并且認為3D晶體同樣能夠剝離生成納米片。有鑒于此，南開大學李偉教授等報道通過液相剝離方法將6個代表性的3D MOF材料剝離形成2D納米片。1）剝離切斷的平面與3D骨架中彈性模量最小的方向平行，這項研究說明面內成鍵與最大的彈性模量(EMAX)有關，面外成鍵與最小彈性模量(Emin)有關。2）材料具有比較高的Emax和比較低的Emin容易進行剝離，反之亦然。作者將Emax/Emin的比例能夠指示3D MOF材料剝離的難度，并且命名了Amax/min。這個參數能夠方便的從實驗或理論計算得到，是一個非常有價值的選擇合適3D材料制備表面沒有表面活性劑2D納米片的指標。 Li-Jun Ji, Tian-Yi Yang, Guo-Qiang Feng, Sha Li, Wei Li, Xian-He Bu, Liquid-Phase Exfoliation of 3D Metal–Organic Frameworks into Nanosheets, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202404756https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024047562.華東理工大學張金龍Angew：Pt原子-團簇光重整甲烷制備合成氣光驅動甲烷干法重整是具有前景的溫和條件將CO2和CH4轉化為高附加值合成氣的技術。但是，如何發展簡單構筑原子精確結構的活性位點，并且進行穩定平衡的合成氣生產仍然是個巨大的挑戰。有鑒于此，華東理工大學張金龍、吳仕群等報道空間限域策略在TiO2表面實現精確的控制Pt物種從單原子到Pt納米簇的變化。1）由于單原子和亞納米團簇使得非常強的金屬-載體相互作用，并且通過界面電子態導致表面電荷重排。由于原子-團簇組裝體具有的獨特幾何結構和電子性質，有助于CH4和CO2的活化，加快中間體物種的偶聯，減少副反應的發生機會。2）催化劑具有優異的生成合成氣性能，生成合成氣的速率達到34.41 mol gPt-1 h-1，具有優異的持久性，365 nm的表觀量子效率達到9.1 %，TOF達到1289 h-1。這項工作有助于發展多分子催化體系的催化劑。Chengxuan He, Qixin Li, Zhicheng Ye, Lijie Wang, Yalin Gong, Songting Li, Jiaxin Wu, Zhaojun Lu, Shiqun Wu, Jinlong Zhang, Regulating Atomically-Precise Pt Sites for Boosting Light-Driven Dry Reforming of Methane, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202412308https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024123083.Angew：過飽和碳電極對Li的成核與生長的影響人們發現由于碳基電極材料的表面能與Li金屬的表面能存在顯著的不匹配，因此親鋰性電極不足以表征和描述碳基電極材料。但是碳基材料具有非常高的Li化學吸附能力，能夠提高活性Li的濃度，有助于Li的成核與生長，因此能夠增強Li金屬電極（LMA）的電化學性能。有鑒于此，高麗大學(Korea University) Young Soo Yun教授、仁荷大學Hyoung-Joon Jin教授等研究結構不同的碳電極的鋰化性質區別，解釋了鋰金屬電極的過飽和電極概念，這種過飽和電極具有高Li容量，給出了平衡鋰電位附近的活性鋰容量的過飽和電極有助于LMA電池性能。1）通過碳結構不同，同時具有類似的二維形貌的兩種碳電極，深入研究電化學性能，發現過飽和電極上，鋰成核和生長有關的熱力學和動力學都得到顯著改善，尤其是在連續的電流狀態。作者發現固體電解質界面層（SEI）的化學結構顯著的受到表面環境鋰濃度的影響，從而能夠形成導電性更好的Li富集SEI層，能夠增強庫倫效率，改善循環性能。 2）這些研究結果為研究過飽和電極如何增強異相鋰金屬成核和生長的動力學提供幫助。Jimin Park, Ji In Jung, Son Ha, Do Hyun Kim, Hyun-Seok Jang, Byung Hoon Kim, Hyung-Kyu Lim, Hyoung-Joon Jin, Young Soo Yun, The Impact of Supersaturated Electrode on Heterogeneous Lithium Nucleation and Growth Dynamics, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202409992https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024099924.JACS：合成超長的1D vdW納米線NbS3一維（1D）和準1D（q-1D）范德華（vdW）晶體的發現，為研究1D材料的物理性質提供可能，這些性質可能應用于光子學、電子學和傳感等領域。雖然人們對于1D和q-1D vdW晶體的物理性質的創造和理解產生興趣，但是目前缺少生長跨越多個長度尺度的明確納米結構的合成途徑。有鑒于此，加州大學Maxx Q. Arguilla教授等報使用各向異性的1D vdW NbS3-I晶體，實現了無催化劑的方式進行自下而上合成得到超長的納米線，其長度可達7.9 mm，納米線的寬度非常均勻，寬度范圍在13至160納米之間。1）通過調節合成參數，能夠調節生長方式，從而選擇性只有1D納米線或準2D納米帶形成。2）通過合成非常類似的ZrS3，并且通過密度泛函理論（DFT）研究，發現生長方向沿著1D能夠優先生長的現象與NbS3-I的強各向異性鍵合和二聚性質有關。 Diana Lopez, Yinong Zhou, Dmitri Leo Mesoza Cordova, Griffin M. Milligan, Kaleolani S. Ogura, Ruqian Wu, Maxx Q. Arguilla*, Bonding-Directed Crystallization of Ultra-Long One-Dimensional NbS3 van der Waals Nanowires, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c05730https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05730表面增強拉曼散射（SERS）是一種非常強大的分析技術，SERS能夠在水的光譜干擾可以忽略的情況下，對水系統中金屬表面上的有機分子進行痕量檢測。SERS對液態水的這種不敏感性在特定的電化學條件下以限制性的方式被破壞。然而，這種不同SERS對液態水敏感性的起源尚不清楚。 有鑒于此，名古屋工業大學Katsuyoshi Ikeda等發現液態水溶液的水分子氫鍵網絡是導致失去SERS增強效應的關鍵作用。1）檢測水的SERS信號需要在氫鍵網絡中形成局部的缺陷，這些缺陷能夠在溶質離子的水合殼周圍或者極化的電極表面上形成。2）這項工作為研究水溶液體系的原位SERS研究提供了新角度，有可能應用于電化學和生物反應領域。Ryuto Kamimura, Shoichi Maeda, Tomohiro Hayashi, Kenta Motobayashi, and Katsuyoshi Ikeda*, Why Is Surface-Enhanced Raman Scattering Insensitive to Liquid Water?, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c04901https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c049016.Nature Commun：纖維狀分子實現效率超20 %的有機太陽能電池具有長程結構有序的納米纖維能夠為高效激子解離提供豐富界面，從而為電荷傳輸提供高質量的輸送通道，這是一種具有前景的高性能有機太陽能電池技術。有鑒于此，武漢理工大學王濤教授等報道合成一種噻吩封端的非富勒烯受體L8-ThCl，以誘導聚合物供體和受體形成纖維，得到的有機太陽能電池的效率超過了20%。1）添加L8-ThCl后，聚合物供體（PM6或D18）的不連續的納米纖維得到放大和細化，而且受體聚合物中的L8-BO也組裝成結構更加有序的納米纖維。2）我們通過逐層沉積方法制備太陽能電池，保證更強的結構有序，顯著改善功率轉換效率。制備的PM6:L8-ThCl/L8-BO:L8-ThCl和D18:L8-ThC1/L8-BO:L8-ThC1太陽能電池器件的效率分別達到19.4%和20.1%。其中后者的認證效率為20.0%，是迄今為止單結有機太陽能電池的最高認證效率。 Chen, C., Wang, L., Xia, W. et al. Molecular interaction induced dual fibrils towards organic solar cells with certified efficiency over 20%. Nat Commun 15, 6865 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51359-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-51359-w 7.Nature Commun：成對單原子改善過氧化擬酶催化活性構筑成對原子（atom-pair engineering）以及改善單原子納米酶催化劑的性能非常重要同時具有挑戰。有鑒于此，清華大學李亞棟院士、中國科學院生物物理研究所高利增研究員、北京師范大學毛蘭群教授、中國科學院寧波材料研究所田子奇研究員等報道構筑了Zn-SA/CNCl SAzyme的成對原子催化劑，這個催化劑中含有Zn-N4作為催化位點，Zn-N4Cl1作為調節位點。1）Zn-N4Cl1催化調節位點能夠增強Zn-N4位點的模擬過氧化酶催化活性，因此最大反應速率、催化反應常數、催化反應效率分別比Zn-SA/CN SAzyme催化劑高346倍、1496倍、133倍。2）Zn-SA/CNCl SAzyme酶在體內實驗和體外實驗中都表現優異的過氧化酶擬酶抑制腫瘤生長的性能。DFT理論計算結果顯示Zn-N4Cl1位點能夠調節Zn-N4位點上的*H2O2吸附，有助于Zn-N4位點重新暴露，因此改善催化反應速率。這項工作展示了通過成對原子工程催化劑設計策略改善過氧化酶擬酶催化劑的設計理念。Wei, S., Ma, W., Sun, M. et al. Atom-pair engineering of single-atom nanozyme for boosting peroxidase-like activity. Nat Commun 15, 6888 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51022-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-51022-48.余金權ACS Catal：Pd催化硅烷保護苯酚的間位或對位C-H烯烴化由于近期的配體設計人們發現Pd(II)能夠催化進行芳烴的非導向C-H官能團化，但是如何實現對位點選擇性的控制仍然是個巨大挑戰。芳烴的選擇性通常受到內部立體結構和電子結構影響或者導向效應影響。這導致對缺電子芳烴的對位選擇性官能團化或者在高電子濃度的間位選擇性的官能團化變得非常困難。有鑒于此，美國Scripps研究所余金權（Jin-Quan Yu）教授等報道通過選擇不同的配體在Pd(II)催化烯烴化反應中能夠發生選擇性的調節，在硅基保護的苯酚底物實現了對位C-H鍵和間位C-H鍵官能團化，因此對廣泛種類的底物進行位點選擇性官能團化。1）單齒2-吡啶酮（2-pyridone）配體能夠高選擇性的實現對位選擇性，含有吡啶-吡啶酮雙齒、吡啶單齒的雙重配體體系能夠翻轉位點選擇性從而對缺電子的間位進行官能團化。2）機理研究的結果顯示雙重配體體系對間位C-H鍵形成金屬Pd化中間體，但是在對位C-H鍵金屬Pd化的過程是可逆的，因此反應實現了電子濃度較高的芳烴進行間位C-H鍵烯烴化。 Guangrong Meng, Jie-Lun Yan, Nikita Chekshin, Daniel A. Strassfeld, and Jin-Quan Yu*, Ligand-Controlled Nondirected meta- or para-C–H Olefination of Silyl-Protected Phenols,DOI: 10.1021/acscatal.4c03858https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c03858
