1.福建物構所Nature Commun：RuNi雙金屬合金&超親水碳納米籠策略增強堿性HER對于HER電催化反應，界面水分子的可接觸和活性不足的問題是需要解決的主要挑戰。有鑒于此，中國科學院福建物質結構研究所韓麗麗研究員等提出“原位產生影響和附近補償”的方式調控界面水分子的氫鍵網絡，通過精心設計陽離子的滲透和催化劑的載體實現這個目的。1）作者通過在超親水的曲面碳納米籠修飾針狀雙金屬RuNi納米合金，構筑RuNi/NC催化劑。2）理論計算模擬結果顯示針尖能夠產生局域的水化K+，促進界面水分子的動態以及中間體的吸附。通過同步輻射X射線表征測試，發現H*溢流和Volmer-Tafel機理協同作用，從而實現Ru和Ni之間能夠進行接力催化。RuNi/NC催化劑在堿性HER反應的10 mA cm-2電流密度實現了12 mV的過電勢，而且能夠持續進行1600 h電催化，在電解水和氯堿電催化反應中都表現優異的性能。這項研究策略有助于調控界面水分子的結構促進HER電催化反應動力學。
Zhang, L., Hu, H., Sun, C. et al. Bimetallic nanoalloys planted on super-hydrophilic carbon nanocages featuring tip-intensified hydrogen evolution electrocatalysis. Nat Commun 15, 7179 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51370-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-51370-1 2.王春生等Nature Commun：Rd-Ru原子對修飾Pt表面實現優異的堿性HOR堿性氫氧化反應是燃料電池和電化學制氨過程的關鍵反應，通常堿性氫氧化反應的動力學反應非常緩慢，需要昂貴的Pt催化劑。雖然人們發現過渡金屬修飾能夠增強Pt催化劑的性能，但是這種過程導致降低電化學活性表面積，導致Pt的質量活性非常有限。有鑒于此，加州大學Kai He、馬里蘭大學王春生教授、得克薩斯A&M大學Perla B. Balbuena教授等報道Pd-Ru原子對增強Pt催化劑的活性，并且不損失表面活性位點。1）通過溫和的熱解反應將Pd-Ru原子對修飾在Pt催化劑上，并且通過EXAFS、HAADF-STEM表征驗證說明Pd-Ru原子對修飾在Pt催化劑上。2）DFT理論計算和從頭算分子動力學模擬的結果說明Pd和Ru優先以吸附摻雜的方式存在于Pt催化劑表面，Pd-Ru修飾的Pt催化劑具有高達1557±85 A g-1的交換電流密度，展示了氨壓縮機（ammonia compressor）的重要性能。
Cao, L., Soto, F.A., Li, D. et al. Pd-Ru pair on Pt surface for promoting hydrogen oxidation and evolution in alkaline media. Nat Commun 15, 7245 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51480-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-51480-w3.Nature Commun：構筑傳感和跨膜傳輸應用的尺寸可變三角形DNA通道通過DNA合成膜納米孔在生物傳感、測序、合成細胞等領域的傳感和控制分子的傳輸等方面具有應用前景。開發具有天然離子通道類似的納米孔可調控并且系統的增加尺寸的功能是目前人們開發納米孔材料的主要需求。有鑒于此，伊利諾伊大學Aleksei Aksimentiev、北京理工大學Xiaoming Liu等報道設計了一種三角形DNA納米孔，設計的這種DNA納米孔具有較大程度的可調控管狀空腔。1）設計的這種DNA納米孔空腔能夠在不改變三角形形狀的條件下，實現原位的在擴張態和收縮態之間轉變。其中在受到刺激作用下，能夠發生特定的DNA結合方式，實現機械的夾緊或釋放三個角。2）TEM成像測試和分子動力學模擬的結果，說明能夠形成穩定的結構，并且維持形貌。通過單通道電流和熒光流動測試結果說明較低的噪聲，能夠重復進行讀數的能力，以及進行可控的跨膜大分子傳輸。
Liu, X., Liu, F., Chhabra, H. et al. A lumen-tunable triangular DNA nanopore for molecular sensing and cross-membrane transport. Nat Commun 15, 7210 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51630-0https://www.nature.com/articles/s41467-024-51630-04.于吉紅院士JACS：無定形分子篩修飾Ptδ+-Ox-Sn丙烷脫氫分子篩是優異的亞納米金屬催化劑載體材料，能夠用于丙烷脫氫催化反應。但是，通過工業浸漬方法向分子篩內引入的金屬物質容易發生嚴重的團聚，并且穩定性較差。有鑒于此，吉林大學于吉紅院士等報道開發了無定形的原型分子篩PZ（protozeolite），這種PZ分子篩能夠調節硅醇和分子篩微孔，因此能夠通過簡單且價格優勢的共浸漬方法將PtSn催化劑修飾在PZ內。1）通過XAS、XPS、原位CO吸附DRIFT等表征技術以及DFT理論計算，發現PtSn/PZ形成高度分散的Ptδ+-Ox-Sn，這種PtSn/PZ分子篩催化劑的丙烷脫氫催化反應達到高達45.4 %的丙烷轉化率和99 %的丙烯選擇性（WHSV=3.6 h-1, 550 ℃）。表觀速率常數達到565 molC3H6 gPt-1 bar-1，是目前Pt催化劑所能夠達到最好的范圍內。2）研究發現硅醇的密度決定了PtSn物質的化學狀態，通過降低硅醇的密度，PtSn物質的狀態能夠從Ptδ+-Ox-Sn變為PtSn合金。這項工作展示了含有豐富硅醇的無定形PZ分子篩能夠穩定各種各樣的金屬催化劑，這為調節金屬物種化學態提供幫助。
Jialiang Li, Qiang Zhang, Guangyuan He, Tianjun Zhang, Lin Li, Junyan Li, Dapeng Hao, Wei Zhang, Osamu Terasaki, Donghai Mei, and Jihong Yu*, Silanol-Stabilized Atomically Dispersed Ptδ+-Ox-Sn Active Sites in Protozeolite for Propane Dehydrogenation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c05727https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c057275.復旦大學JACS：同質結界面實現超快速電荷轉移 異質結界面的電荷轉移在電子學和光子學器件中起到關鍵性的作用，異質結界面的電荷轉移是基于能帶偏移的現象，因此同質結界面上通常沒有表現電荷轉移現象。最近，人們發現雙層氮化硼vdW具有滑移鐵電現象，在層之間的滑移過程中能帶排列結構發生移動，產生界面電荷分離的能力。有鑒于此，復旦大學褚維斌教授等報道通過使用從頭算分子動力學理論計算方法研究雙層硼氮化物材料中載流子的激發態動力學。1）作者研究發現載流子的激發態在滑移的過程中，能夠發生類似鐵電極化翻轉的現象。2）研究結果說明滑移作用導致軌道分布的逆轉，因此產生較強的層間載流子轉移。磷化硼具有比氮化硼更顯著的層間載流子轉移現象，這是因為氮化硼的動量空間內具有比較強的電子散射。作者提出的這種新型方法能夠調控同質結界面的載流子分布和載流子動力學，有助于發展更高級的電子學器件和光子學器件。
Zhi-Guo Tao，Shihan Deng，Oleg V. Prezhdo，Hongjun Xiang，Weibin Chu*，Xin-Gao Gong，Tunable Ultrafast Charge Transfer across Homojunction Interface, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c07454https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c074546.JACS：Li1+xMnyM1–x–yO2電極的結構變化機理組成為Li1+xMnyM1–x–yO2 巖鹽氧化物（rock salt oxide）（y≥0.5，M=Ti4+和Nb5+）具有合理的價格-性能優勢和非常高的理論容量，是具有前景的Li離子電池電極材料。最近人們在研究中發現Li1+xMnyM1–x–yO2 巖鹽氧化物在開始的充放電循環過程中發生持續的容量增加，這個過程伴隨著形成尖晶石類似的含有“δ相”的結構。有鑒于此，加州大學Rapha?le J. Clément教授等系統的研究Mn DRX電極在不同脫鋰狀態的結構變化，從而有助于理解電池循環過程中電極材料的結構重排以及δ晶相形成的機理。1）作者研究發現DRX起始的結構能夠發生弛豫轉變為δ相，并且隨后導致容量增加。同步輻射表征和中子衍射測試結果驗證了形成δ相結構，其中Li和Mn/Ti陽離子發生選擇性移動到RDX材料中的不同晶體學位點導致結構重排。 2）研究發現富含Mn（y≥0.5）的DRX或貧Mn（y<0.5）的DRX結構都在脫鋰后弛豫形成δ相，但是組成不同的DRX在弛豫過程中形成不同結構。理論計算和原位加熱XRD測試進一步驗證說明富含Mn的DRX在結構弛豫過程比缺乏Mn的DRX材料具有更高的驅動力和較低的活化能。這個現象解釋說明了在電池循環過程中，只在Mn富集材料中觀測發現這種結構變化的現象。
Tianyu Li, Tullio S. Geraci, Krishna Prasad Koirala, Arava Zohar, Euan N. Bassey, Philip A. Chater, Chongmin Wang, Alexandra Navrotsky, and Rapha?le J. Clément*, Structural Evolution in Disordered Rock Salt Cathodes, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c04639 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c046397.Chem. Soc. Rev.：用于光催化和光熱催化有機轉化的金屬-有機框架光驅動催化的有機轉化，特別是光催化和光熱催化，稱為光（熱）催化，是一種生產增值化合物的高效、綠色、經濟途徑。近年來，基于金屬有機骨架（MOF）的光（熱）催化因其結構類型多樣、孔徑可調和活性位點豐富而引起了人們對有機轉化的廣泛興趣。近日，長沙理工大學金紅廣、中國科學技術大學江海龍、安徽大學Xiao Juanding等人對基于MOF的光（熱）催化有機轉化進行了全面系統的概述。1) 首先，作者討論了MOF在光（熱）催化中的一般機制、獨特優勢和提高性能的策略。然后，作者根據反應類型介紹了MOF基光（熱）催化有機轉化的突出例子。2) 作者還介紹了幾種代表性的先進表征技術，用于揭示光（熱）催化下MOF基有機轉化的電荷反應動力學和反應中間體。最后，作者提出了該領域的前景和挑戰。本文旨在啟發MOF基材料的合理設計和開發，通過光催化和光熱催化提高其在有機轉化中的性能。
Hong-Guang Jin et.al Metal–organic frameworks for organic transformations by photocatalysis and photothermal catalysis Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D4CS00095A8.Adv. Mater：具有Co-Ru配對中心、可自適應感染和炎癥微環境的人工過氧化物酶體用于治療糖尿病潰瘍具有細菌感染、持續性炎癥和血管生成受損等特征的復雜微環境是治療慢性難治性糖尿病潰瘍面臨的主要挑戰。開發高效的抗微生物、抗炎和加速血管生成的綜合策略能夠為促進感染性糖尿病潰瘍的快速愈合開辟新的途徑。受天然過氧化物酶體具有可調的活性氧(ROS)調節功能的啟發，四川大學程沖教授和邱邐教授構建了具有協同的Co-Ru配對中心、可自適應感染和炎癥微環境的人工過氧化物酶體(APCR)，并將其用于實現對糖尿病潰瘍的程序性治療。 1）得益于Co和Ru原子的協同作用，APCR可以同時實現ROS的產生和代謝抑制，以殺滅感染微環境中的細菌。研究發現，殺菌后的APCR還可以清除ROS，以減輕炎癥微環境中的氧化應激，促進創面再生。2）實驗結果表明，APCR集抗菌、抗炎和促血管再生等多種功能于一體，是一種高效、安全的納米藥物，可通過程序化微環境自適應治療途徑實現對感染和炎癥性糖尿病足潰瘍的有效治療。綜上所述，該研究開發了具有微環境自適應性和雙功能類酶ROS調節功能的人工過氧化物酶體，能夠為構建ROS催化材料以治療復雜的糖尿病潰瘍、創傷或其他感染相關疾病提供一個新的方法。Yang Gao. et al. Infectious and Inflammatory Microenvironment Self-Adaptive Artificial Peroxisomes with Synergetic Co-Ru Pair Centers for Programmed Diabetic Ulcer Therapy. Advanced Materials. 2024DOI: 10.1002/adma.202408787https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202408787
