1.趙東元院士&晁棟梁JACS：高價態氧化還原硫化物溶液電池
基于硫化物的溶液電池是具有前景的安全、價格便宜、高容量能量存儲，但是硫化物的輸出電壓太低，導致難以達到高能量陰極的需要，這是因為低價態S2-/S0本征電勢較低導致（E0=-0.51 V vs SHE）。有鑒于此，復旦大學趙東元院士、晁棟梁教授等報道首次通過高價態的硫化物（S2O32-/S4O62-）實現了E0>0 V vs SHE的正向氧化還原電勢。1）通過原位XAS表征、原位Raman光譜以及DFT理論計算，說明這種高價態硫化物氧化還原過程具有非常好的可逆性和動態電荷轉移。2）在1.4 V的高電壓下，溶液相多硫化物實現了193 Ah L-1的可逆容量，壽命超過1000 h（容量保持99.6 %）。這項研究為發展高價態S電催化提供指導，為發展溶液電池開辟道路。 Yutong Feng, Boya Wang, Wanhai Zhou, Hongrun Jin, Xiaoyu Yu, Tengsheng Zhang, Jian Zhao, Hongpeng Li, Jingwen Zhao, Wei Li, Chenyan Ma, Dongliang Chao*, and Dongyuan Zhao*, High-Valent Thiosulfate Redox Electrochemistry for Advanced Sulfur-Based Aqueous Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c10159https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c101592.王定勝&劉軍楓JACS：離子識別策略構筑雙原子位點催化劑異相雙原子位點催化劑具有非常強的應用前景，但是目前合成異項雙原子催化劑需要不同原子自由的修飾到載體上，導致合成的產率較低。有鑒于此，清華大學王定勝教授、北京化工大學劉軍楓教授等報道合成了一系列異相雙原子位點催化劑，包括Fe1Sn1, Fe1Co1, Fe1Ni1, Fe1Cu1, Fe1Mn1, Co1Ni1, Co1Cu1, Co2, Cu2雙原子位點。1）這種方法通過將無機有機金屬陽離子和陰離子形成離子對的方式，依次吸附到氮摻雜碳載體上。2）Fe1Sn1-DAC雙環異相催化劑在2 bar H2-O2燃料電池實現了創紀錄的1.218 W cm-2的峰值功率密度，穩定性比單原子Fe-N4顯著提高。進一步研究結果顯示Fe1Sn1的雙位點之間的協同作用能夠優化*OH的吸附，并且避免Fenton反應，這導致這種催化劑具有優異的催化活性。Bingqing Wang, Xiang Yang, Chongbao Xie, Hao Liu, Chao Ma, Zedong Zhang, Zechao Zhuang, Aijuan Han, Zhongbin Zhuang, Libo Li, Dingsheng Wang*, and Junfeng Liu*, A General Metal Ion Recognition Strategy to Mediate Dual-Atomic-Site Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c06173 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06173基于InAs膠體量子點的光電器件需要合成高度單分散的CQD。由于含砷的反應物三甲基甲硅烷基砷（(TMSi3)As）、三甲基鍺基砷（(TMGe3)As）具有復雜性，人們進行了許多嘗試發展新合成原料；但是目前，只有上述兩種高反應性前體能夠產生優異的光電探測器器件性能。有鑒于此，多倫多大學Edward H. Sargent院士等從機制角度研究，發現助表面活性劑二辛胺（dioctylamine ）起到產生單分散InAs的關鍵作用。1）通過對InAs量子點的表面配體進行定量分析，我們發現(TMGe3)As形成富集In的特性，而且發現表面存在無定形油酸銦的殼，我們發現這導致產生表面缺陷。因此，通過材料加工策略來去除表面殼層，從而在量子點中實現有效的電荷轉移。2）開發了表面修飾策略調節量子點的合成過程，不論合成原料的比例，都能夠合成得到比較平衡的In/As化學計量比，能夠制造940 nm激子量子效率（25-28%）EQE達到目前最好品質區間的近紅外光電探測器。 Hyeong Woo Ban, Maral Vafaie, Larissa Levina, Pan Xia, Muhammad Imran, Yanjiang Liu, Amin Morteza Najarian, and Edward H. Sargent*, Resurfacing of InAs Colloidal Quantum Dots Equalizes Photodetector Performance across Synthetic Routes, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c06202https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c062024.鄭州大學臧雙全等Angew：POM和Au-NHC構筑三明治結構簇結構幣金屬（Au, Ag, Cu）的簇和多氧簇（POM）是兩種代表性的亞納米“人工合成原子”，在催化、傳感、納米醫藥領域具有應用前景。雖然人們在Ag/Cu簇與POM構筑復合材料得到許多進展，但是Au和POM組裝仍然沒有相關進展。有鑒于此，鄭州大學臧雙全教授、華中師范大學潘方方教授、河南理工大學董喜燕教授等報道設計了通過NHC配體穩定的Au3O簇與胺封端POM組裝的結構。1）通過POM的胺配體與Au3O的氧原子之間反應，生成由三組分構成的簇，POM與兩個NHC保護Au簇形成的夾心三明治。根據單晶X射線以及其他表征提出明確的晶體結構。2）發現調節NHC配體（使用質子化程度不同的NHC）能夠降低三明治夾心簇結構中的Au原子數目，由于Au簇和POM簇之間的協同作用，這種復合結構簇具有優異的催化H2O2轉化性能。這項工作為發展金屬簇的功能復合材料提供幫助，有助于研究復合體系的簇相互作用增強催化活性。Atomically Precise Ternary Cluster: Polyoxometalate Cluster Sandwiched by Gold Clusters Protected by N‐Heterocyclic Carbenes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202408310https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024083105.湖南大學Angew：基于肽降解物的METTL3/14靶向用于改善黑色素瘤的免疫治療響應METTL3是一個極具發展前景的癌癥治療靶點。然而，其在黑色素瘤發展中的致癌功能和用于開發靶向治療藥物的潛力目前仍未被充分探索。有鑒于此，湖南大學史俊峰教授確定了METTL3在黑色素瘤發生和發展過程中的致癌作用，并構建了靶向METTL3/14復合物的結合界面的肽抑制劑RM3，其可通過E3連接酶STUB1實現破壞和泛素介導的蛋白酶體降解。 1）RM3治療可減少黑色素瘤細胞在體內外的增殖、遷移和侵襲，并誘導凋亡。轉錄組學分析表明，RM3-介導的METTL3/14 N6-甲基腺苷(m6A)甲基轉移酶活性抑制會導致免疫相關基因發生變化，因此有望與免疫治療發生相互作用。2）在體內，RM3與抗PD-1抗體的聯合治療能夠顯著提高抗腫瘤應答，并且具有良好的安全性。綜上所述，該研究闡明了METTL3在黑色素瘤中的致癌作用，而且構建了一種能夠用于黑色素瘤治療的肽降解劑RM3。Hong Han. et al. Peptide degrader-based targeting of METTL3/14 improves immunotherapy response in cutaneous melanoma. Angewandte Chemie International Edition. 2024 DOI: 10.1002/anie.202407381https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024073816.Nature Commun：通過電化學方法研究異相催化甲酸脫氫反應的機理異相熱催化甲酸脫氫是解決化學存儲和制氫的一種方法，人們對于金屬-溶液界面上的甲酸脫氫催化反應復雜的反應動力學過程相關認識比較缺乏，但是這對于設計高性能甲酸脫氫催化反應體系非常關鍵。有鑒于此，復旦大學蔡文斌教授、上海科技大學楊波教授等報道將Pd催化劑上的電化學甲酸脫氫催化反應解耦為兩個半反應。1）將甲酸脫氫催化反應分解為甲酸氧化反應和產氫反應，并且通過調節溶液側的電化學雙層，實現對甲酸脫氫催化反應的控制。2）作者通過電化學測試和動力學同位素效應，原位紅外，量子計算等方法，發現隨pH改變的甲酸脫氫反應動力學，以及電化學雙層結構導致的陽離子效應。這項研究展示了如何通過電化學理論和測試方法理解異相催化反應體系的動力學問題。Qin, X., Li, J., Jiang, TW. et al. Disentangling heterogeneous thermocatalytic formic acid dehydrogenation from an electrochemical perspective. Nat Commun 15, 7509 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-51926-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-51926-17.唐軍旺院士Nature Commun：Au-CeO2光子-聲子協同甲烷氧化制備C2+ 在溫和反應條件下直接將甲烷轉化為高附加值化學品受到人們的廣泛關注，但是由于甲烷的惰性和產物具有高反應活性，導致溫和條件的甲烷催化轉化仍具有非常大的困難與挑戰。有鑒于此，倫敦大學學院/清華大學唐軍旺院士、北京林業大學張天雨教授等報道使用可見光活性的Au-CeO2催化劑，實現了光子-聲子（photon-phonon）共同驅動的催化反應過程實現甲烷直接氧化偶聯，優化后的反應條件得到創紀錄的乙烷產量（755 μmol h-1）和選擇性（93 %），在365 nm的表觀量子效率達到12 %。1）光催化劑的活性能夠保持120 h，沒有明顯的性能衰減。將催化劑在比較高的溫度預處理，能夠引入氧空穴，改善氧的吸附與活化。2）Au作為空穴受體，有助于催化劑的電荷分離，避免產物過度氧化，促進C-C偶聯反應。通過這些策略增強光子的利用效率和產物的產量。Wang, C., Xu, Y., Xiong, L. et al. Selective oxidation of methane to C2+ products over Au-CeO2 by photon-phonon co-driven catalysis. Nat Commun 15, 7535 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51690-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-51690-28.謝毅院士團隊Adv Mater：空穴極化阻礙電子-空穴復合促進光催化固氮目前人們在發展光催化反應的過程中受到載流子利用效率和移動效率的影響，克服這個問題需要發展新型光催化機理，增強光生電子-空穴分離的效率。有鑒于此，中國科學技術大學謝毅院士、肖翀教授、張群教授等報道通過形成空穴極化子的方式阻礙光生電子和空穴的復合。1）在KTaO3超薄納米片的表面引入無序的孔結構，通過ESR、熒光、超快光譜等表征技術明確說明增強載流子-聲子耦合，從而形成空穴極化子，阻礙光生電子-空穴的復合。 2）在具有挑戰性的氮氣氧化反應中，發現KTaO3超薄納米片的原子無序孔結構產生優異的N2光氧化生成硝酸鹽的性能，硝酸鹽的產量達到2.1 mg g-1 h-1。這項研究明確的說明了電荷載流子復合現象在各種光催化過程中的挑戰性難題，為提高光催化性能提供廣闊的機會。Huiyi Li, Renli Chen, Liang Sun, Yanru Wang, Qilong Liu, Qun Zhang, Chong Xiao, Yi Xie, Hole Polaron-Mediated Suppression of Electron–Hole Recombination Triggers Efficient Photocatalytic Nitrogen Fixation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/adma.202408778https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408778
