1.廈門大學孫世剛院士團隊Nature Commun：溴離子增強Fe-NC電催化的燃料電池性能將昂貴且稀有的Pt替換為M-N-C催化劑用于ORR電催化構筑質子交換膜燃料電池目前受限于催化活性不足的問題。有鑒于此，廈門大學孫世剛院士、姜艷霞教授、黃蕊博士等報道優化碳結構和Fe-N4位點的配位環境，得到高活性Fe-N-C催化劑。1）通過關鍵的高溫NH4Cl和NH4Br處理，不僅增強Fe-N4的本征活性和活性位點密度，而且引入大量的缺陷位點，痕量Br離子，并且形成介孔碳結構。2）界面Br離子能夠顯著的改善離子交聯聚合物和催化劑粒子之間的相互作用，從而增強離子交聯聚合物的滲透，優化三相界面處的O2傳輸和電荷轉移。在80 ℃的H2-O2燃料電池中，在0.9 V實現了1.86 W cm-2的峰值功率密度和54 mA cm-2的交換電流密度。這項研究展示了調控界面微環境的重要作用。Yin, S., Chen, L., Yang, J. et al. A Fe-NC electrocatalyst boosted by trace bromide ions with high performance in proton exchange membrane fuel cells. Nat Commun 15, 7489 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-51858-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-51858-w2.南京大學Nature Commun：水溶劑電催化的電極表面水分子加快C-C偶聯反應速率電化學有機合成反應通常在有機體系進行。溶劑以及所需的電解液影響了電催化合成技術的綠色性。有鑒于此，南京大學程旭教授等報道使用100 %的水溶劑，實現了通過水張力（water tension）促進不飽和化合物的電化學交叉偶聯反應。1）這項研究的關鍵是反應物在電極附近聚集，從而能夠將自由基中間體限域，并且阻止副反應。該反應得到90 %的產率和接近化學計量比的選擇性。2）由于該反應在純水體系進行，因此通過非常簡單的冷卻過濾生成產物，溶劑能夠重復利用。由于限域和聚集的狀態，自由基物種的壽命顯著的提高。由于產物能夠通過冷卻和過濾的方法進行分離，因此這項方法更加綠色。Li, M., Cheng, X. Aggregation-induced C–C bond formation on an electrode driven by the surface tension of water. Nat Commun 15, 7540 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-52042-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-52042-w3.四川大學JACS：HfO2-Ir耦合實現質子泵效應得到全pH優異HER催化劑通過設計催化劑表面的氫溢流路線能夠改善HER反應的動力學，但是人們對于催化劑表面氫溢流的驅動力和機理并不清楚。有鑒于此，四川大學程沖教授、李爽研究員等報道受到Mn4CaO5的Mn-O-Ca位點和氫酶的Fe-Fe位點的啟發，構筑了HfO2和Ir耦合的催化劑Ir/HfO2@C，這種催化劑具有HfO2向界面的堿性可逆氫溢流（alkaline hydrogen reverse spillover），并且含有Ir向界面的酸性氫溢流（ acid hydrogen spillover）。 1）由于Ir/HfO2@C催化劑受到pH調控的雙方向氫溢流路線，因此在酸性/堿性電解液的過電勢區別較小，Ir/HfO2@C催化劑實現了優異的質量活性和TOF，比Ir/C高20.6倍。2）Ir/HfO2@C在電解海水和堿性海水分別在146 mV和39 mV達到10 mA cm-2，而且在1.0 A cm-2電流密度和2.22 V實現了優異的穩定性。這種生物啟發的催化劑策略為設計高效率且pH廣泛的電催化HER催化劑。Wenjie Shao, Zhenyu Xing, Xiaohui Xu, Daoping Ye, Rui Yan, Tian Ma, Yi Wang, Zhiyuan Zeng, Bo Yin, Chong Cheng*, and Shuang Li*, Bioinspired Proton Pump on Ferroelectric HfO2-Coupled Ir Catalysts with Bidirectional Hydrogen Spillover for pH-Universal and Superior Hydrogen Production, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c08100https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c081004.新加坡國立江東林JACS：使用酮合成Ketazine COFCOF是一種具有明確π電子結構和有序孔的材料，COF能夠進行拓撲結構預設計，通過聚合反應生成COF。在過去的一些年，人們開發了許多不同官能團結構的π配體。其中醛能夠與嗪、肼、亞胺、方酸菁（squaranine）、C=C構筑COF，因此受到非常廣泛的應用。但是，與醛分子結構非常類似的酮結構很少得到應用COF的構筑。有鑒于此，新加坡國立大學的江東林教授等報道首次使用酮構筑了酮連氮（ketazine）COF。1）使用酮和肼在水熱反應過程中聚合，生成了酮連氮結構COF。通過篩選催化劑、溶劑、濃度、反應溫度、反應時間等反應參數，得到了比較合適的聚合反應體系，生成高晶化度的多孔酮連氮結構COF。2）酮連氮結構能夠在節點和配體之間產生π連接結構，從而比常見的材料相比產生更強的藍色因故杠，說明π電子結構的重要作用。這項研究發展的酮作為單體以及酮連氮配體發展了COF的結構、功能以及應用。
Xinyu Mu, Shuailei Xie, Xingyao Ye, Shanshan Tao, Juan Li, and Donglin Jiang*, Ketazine-Linked Crystalline Porous Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c08231https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c082315.蘇州大學JACS：空間分離Cu和Ru位點促進高效率電催化硝酸鹽還原制氨廢水中的NO3-對人類健康和生態環境造成嚴重的影響，電催化還原NO3-制備NH3過程是一條消除硝酸鹽并且能夠可持續的制備NH3的方法，但是電催化還原NO3-制備NH3的過程面臨難以在較寬的電化學區間得到高法拉第效率的問題。有鑒于此，蘇州大學吳張雄教授、樓耀尹副教授等報道在氮摻雜有序多孔碳載體上構筑空間分離的雙金屬串聯電催化劑，將大量的尺寸超小的Cu納米粒子組裝在多孔碳的內部，將少量Ru納米粒子修飾在多孔碳的外表面（Ru/Cu@NOMC, nitrogen-doped ordered mesoporous carbon ）。 1）在電催化還原NO3-RR反應中，Cu位點能夠快速的將NO3-轉化為吸附的NO2-（*NO2-），Ru位點促進生成活性*H，改善Cu位點*NO2-還原為NH3的效率。2）通過Cu和Ru位點之間的協同效應，Ru/Cu@NOMC催化劑能夠在-0.1 V過電勢實現高達100 %的NH3法拉第效率，在-0.5 V過電勢實現1267 mmol g-1 h-1的產率。通過有限元分析和電化學原位Raman光譜表征，發現多孔碳能夠增強中間體的濃度。由于Cu-Ru協同效應和多孔碳限域效應，Ru/Cu@NOMC催化劑在500 mV以90 %的NH3法拉第效率穩定156 h電催化。 Jia-Jia Zhang, Yao-Yin Lou*, Zhangxiong Wu*, Xiaoyang Jerry Huang, and Shi-Gang Sun, Spatially Separated Cu/Ru on Ordered Mesoporous Carbon for Superior Ammonia Electrosynthesis from Nitrate over a Wide Potential Window, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c06657https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c066576.復旦大學Angew：納米晶體-納米線組裝構筑電催化還原CO2調節異相催化劑的界面位點對于理解催化劑的本征結構-性能關系以及優化催化劑性能非常重要。有鑒于此，復旦大學董安鋼研究員、孫正宗研究員、李同濤研究員等報道一種簡單方便的多維混合策略，構筑了“納米晶-納米線”超結構，這種方法能夠精確調節雙相界面的數量。 1）納米晶-納米線超結構材料能夠調節自組裝的過程，通過疏溶劑效應，使得納米晶自發的修飾到Ag納米線。通過調節納米晶和納米線的比例，能夠在自組裝過程中精確的控制雙相界面的數量和品質。2）作者通過改變Au/Ag的比例，合成了一系列“Au納米晶-Ag納米線”超結構，用于電催化還原CO2制備CO。實驗結果顯示Au/Ag界面的數量和催化活性之間具有線性變化規律。這項研究展示了精確控制界面的直接方法，為系統設計和研究異相催化劑的界面效應提供幫助。
Hushui Chen, Taishi Xiao, Yan Xia, Hengyao Song, Xiangyun Xi, Xianwu Huang, Dong Yang, Tongtao Li, Zhengzong Sun, Angang Dong, Quantifying Interface-Performance Relationships in Electrochemical CO2 Reduction through Mixed-Dimensional Assembly of Nanocrystal-on-Nanowire Superstructures, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202410039https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024100397.湖南大學Angew：基于G-四鏈體RNA的PROTAC可靶向降解RNA結合蛋白FMRP以用于腫瘤免疫治療脆性X智力障礙蛋白(Fragile X mental retardation protein，FMRP)是一種在人類腫瘤中異常高表達的RNA結合蛋白(RBP)，其在腫瘤侵襲、轉移和免疫逃避等方面具有重要作用。然而，目前還沒有能夠靶向FMRP的小分子抑制劑。有鑒于此，湖南大學楚霞教授基于PROteolysis TArgeting Chimera(PROTAC)技術開發了首個FMRP靶向降解物，將靶向FMRP的G-四鏈體RNA(sc1)連接到von Hippel-Lindau(VHL)靶向配體肽上，從而構建了異雙功能PROTAC(Sc1-VHLL)。1）Sc1-VHLL可在小鼠和人類癌細胞中通過泛素化途徑特異性降解內源性FMRP。研究發現，FMRP降解能夠顯著改變腫瘤細胞的分泌模式，導致促炎細胞因子的表達增加，免疫調節含量減少。此外，當sc1-VHLL被包裹在可電離的脂質體納米顆粒(LNP)中時，其能夠有效靶向腫瘤部位，并降解癌癥細胞中的FMRP。2）在CT26荷瘤小鼠模型中，腫瘤內的FMRP降解會顯著促進淋巴細胞和CD8 T細胞的浸潤，降低Treg細胞的比例，以重塑促炎腫瘤微環境，將“冷”腫瘤轉化為“熱”腫瘤。實驗結果表明，將免疫檢查點阻斷(ICB)治療與sc1-VHLL進行聯合使用能夠顯著抑制腫瘤的生長。 Ruixi Peng. et al. G-quadruplex RNA Based PROTAC Enables Targeted Degradation of RNA Binding Protein FMRP for Tumor Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202402715https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024027158.Chem. Rev.：倒置鈣鈦礦太陽能電池的前景與挑戰最近，具有p-i-n結構的倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSC）因其具有出色的穩定性、高效率、低成本、低溫加工和與串聯結構的兼容性等優勢而受到廣泛關注，導致其發展激增。具有倒置結構的單結和鈣鈦礦硅疊層太陽能電池（TSC）分別實現了26.15%和33.9%的認證PCE，顯示出巨大的商業應用前景。為了加快現實世界的應用發展，研究進一步提高性能的關鍵挑戰至關重要。 近日，北京大學朱瑞、龔旗煌、牛津大學Henry J. Snaith、薩里大學Zhang Wei等人綜述研究了倒置鈣鈦礦太陽能電池的前景與挑戰。1) 作者首先介紹了制備高效穩定倒置PSC的代表性方法，如成分工程、添加劑工程、溶劑工程、加工工程、電荷傳輸層創新和界面工程。然后，作者深入研究了倒置PSC具有出色穩定性的原因。隨后，作者回顧了具有倒置PSC的TSC的最新進展，包括鈣鈦礦硅TSC、全鈣鈦礦TSC和鈣鈦礦有機TSC。2) 為了實現最終的商業部署，作者提出了與擴大規模、收集室內光線、經濟評估和減少環境影響相關的研究。最后，作者討論了倒置PSC在未來的潛力和挑戰。Peng Chen et.al The Promise and Challenges of Inverted Perovskite Solar Cells Chem. Rev. 2024DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00073https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.4c00073
