1.清華大學(xué)JACS：高熵亞納米CuPd合金電催化還原CO2合成乙酸雙金屬合金在催化和能源存儲(chǔ)領(lǐng)域具有發(fā)展前景，但是熱力學(xué)不兼容問(wèn)題，如何精確的亞納米尺度合成是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，清華大學(xué)王訓(xùn)教授、劉清達(dá)等報(bào)道設(shè)計(jì)在CuO載體上，構(gòu)筑了尺寸1.5nm的原子分散均勻的CuPd合金與PMA的共組裝亞納米片，記作CuO-PMA SNSs。1）由于Cu原子具有高振動(dòng)熵，因此能夠從CuO載體中脫離，與相鄰Pd單原子結(jié)合，原位生成CuPd合金。這種策略能夠用于合成1nm的ZnPt合金，因此為設(shè)計(jì)不互溶亞納米合金提供一種普遍的方法。完全暴露的Cu-Pd原子對(duì)能夠顯著的增強(qiáng)表面*CO的吸附和覆蓋度，增強(qiáng)乙烯酮中間體的穩(wěn)定性，促進(jìn)生成C2產(chǎn)物。2）CuPd亞納米合金在CO2電催化還原生成乙酸的法拉第達(dá)到46.5±2.1%，在-0.7V過(guò)電勢(shì)生成乙酸的產(chǎn)量達(dá)到99±2.8μmol cm-2。
Siyang Nie, Liang Wu, Qingda Liu*, and Xun Wang*, Entropy-Derived Synthesis of the CuPd Sub-1nm Alloy for CO2-to-acetate Electroreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c07711https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c077112.南開(kāi)大學(xué)&西北工大JACS：聲懸浮霧化構(gòu)筑氣-液無(wú)接觸液滴界面微液滴（Microdroplet）是非常重要的能夠加快反應(yīng)速率，促進(jìn)不可能發(fā)生的反應(yīng)能夠發(fā)生。微液滴的獨(dú)特性質(zhì)可能來(lái)自空氣-水界面或者固液界面，取決于微液滴的接觸介質(zhì)。目前為止，固液界面的重要性得到人們的驗(yàn)證，但是空氣-水界面在微液滴起到的作用還沒(méi)有得到驗(yàn)證。這是因?yàn)殡y以得到非接觸的空氣-水界面微液滴。 有鑒于此，南開(kāi)大學(xué)張新星教授、西北工業(yè)大學(xué)臧渡洋教授等報(bào)道使用超聲懸?。╝coustic levitation）液滴霧化技術(shù)。1）在操控聲場(chǎng)后，懸浮的液體能夠霧化演變?yōu)榈诙⒁旱?。通過(guò)這種聲控技術(shù)，體系能夠只包括空氣-水界面的微液滴，而且測(cè)試了許多反應(yīng)體系的應(yīng)用。 2）這項(xiàng)研究有助于深入理解空氣-水界面的微液滴性質(zhì)。
Xiaoxu Li, Xianyu Nong, Chenghui Zhu, Xufeng Gao, Huan Chen, Xu Yuan, Dong Xing, Lu Liu, Chiyu Liang, Duyang Zang*, and Xinxing Zhang*, Atomization by Acoustic Levitation Facilitates Contactless Microdroplet Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c07712https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c077123.湖南大學(xué)王雙印&華東師范關(guān)小紅Angew：NiRu電催化苯酚氧化制備苯醌溶液相的苯酚電催化氧化制備苯醌（benzoquinone）能夠?qū)崿F(xiàn)處理污染物和制備高附加值化學(xué)品。但是在中性環(huán)境下如何得到較高的苯酚轉(zhuǎn)化率和苯醌產(chǎn)量具有非常大的困難。有鑒于此，湖南大學(xué)王雙印教授、華東師范大學(xué)關(guān)小紅教授等報(bào)道Ru納米粒子擔(dān)載于Ni(OH)2載體，構(gòu)筑的催化劑在pH 7的中性條件實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的苯酚轉(zhuǎn)化率（96.5 %）和優(yōu)異的苯醌產(chǎn)率（83.4 %），這個(gè)性能明顯的優(yōu)于以往報(bào)道的電催化劑性能。1）這種優(yōu)異的電催化性能來(lái)自于NiRu產(chǎn)生的三重協(xié)同作用，包括增強(qiáng)苯酚分子吸附、改善苯醌脫附、阻礙產(chǎn)氧反應(yīng)。
將流動(dòng)相電解槽與提純進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了消除苯酚的同時(shí)回收苯醌。2）這種電催化體系使用NiRu/C陽(yáng)極表現(xiàn)優(yōu)異的穩(wěn)定性，有助于能源轉(zhuǎn)化，降低苯酚降解處理過(guò)程的溫室氣體排放問(wèn)題，因此是個(gè)具有實(shí)用性前景的技術(shù)。這項(xiàng)工作有助于發(fā)展低碳排放的苯酚廢水處理技術(shù)。
Shuangyin Wang, Fuqiang Liu, Wei Chen, Tong Wang, Juchao Zhang, Deyong Yang, Yinhao Dai, Guizi Liu, Jian Zhou, Xiaohong Guan, Efficient Electrosynthesis of Valuable para-Benzoquinone from Aqueous Phenol on NiRu Hybrid Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202415438https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024154384.福建師范大學(xué)Angew：氫鍵有機(jī)骨架材料實(shí)現(xiàn)選擇性分離C2H2/CO2 多孔工程和框架結(jié)構(gòu)對(duì)于MOF和COF重要意義，能夠調(diào)控金屬-配位鍵強(qiáng)度和共價(jià)性之間的關(guān)系。但是，目前氫鍵有機(jī)框架材料的這些研究仍非常缺乏，這是因?yàn)镠OF材料本征氫鍵比較弱。有鑒于此，福建師范大學(xué)張章靜研究員、項(xiàng)生昌研究員等報(bào)道修飾策略調(diào)控HOF的多孔性質(zhì)，并且合成了兩種等構(gòu)但是孔環(huán)境不同的HOF，HOF-FJU-99和HOF-FJU-100。1）HOF-FJU-100具有微孔結(jié)構(gòu)不僅展示了優(yōu)異的穩(wěn)定性，而且具有優(yōu)異的C2H2/CO2分離效率和超高的分離選擇性（50/50v/v）。IAST選擇性數(shù)值達(dá)到201，這個(gè)數(shù)值達(dá)到標(biāo)桿，比以往報(bào)道的HOF都更好。 2）通過(guò)X射線分析發(fā)現(xiàn)，HOF-FJU-100在C2H2分子之間和骨架結(jié)構(gòu)之間存在多重氫鍵相互作用，因此HOF-FJU-100具有合適的靜電勢(shì)，有助于C2H2吸附。通過(guò)原位載氣XRD分析，發(fā)現(xiàn)HOF-FJU-100具有自適應(yīng)性的孔結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)特定的吸附相互作用高效率分離C2H2/CO2混合物。
Furong Yuan, Yunbin Li, Zhen Yuan, Lu Li, Chenxin Chen, Lei He, Hongyu Lin, Xi Fan, Banglin Chen, Shengchang Xiang, Zhangjing Zhang, A Grafting Hydrogen-bonded Organic Framework for Benchmark Selectivity of C2H2/CO2 Separation under Ambient Conditions, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202414215https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024142155.Angew：HxWO3-Cu接力催化硝酸鹽合成氨電催化還原硝酸鹽是可持續(xù)合成氨的重要方法，但是電催化還原硝酸鹽如何增加氨的產(chǎn)量需要在高于0V RHE的過(guò)電勢(shì)進(jìn)行電催化，需要更高的能量消耗，而且面臨著制氫的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。有鑒于此，西北工業(yè)大學(xué)李家源副教授、太原理工大學(xué)韓冰瑩等報(bào)道合成了HxWO3作為可逆的氫供體-受體，能夠與Cu配合在高于0V RHE過(guò)電勢(shì)實(shí)現(xiàn)接力電催化反應(yīng)機(jī)理。 1）HxWO3和Cu配合，在大于0V RHE過(guò)電勢(shì)實(shí)現(xiàn)了接力電催化反應(yīng)機(jī)理，這種機(jī)理包括H原子插入HxWO3晶格，隨后晶格H脫嵌，并且轉(zhuǎn)移到Cu催化劑，用于在Cu催化劑發(fā)生氫介導(dǎo)硝酸鹽還原合成氨。 2）這種催化劑在0.1V vs RHE過(guò)電勢(shì)能夠?qū)崿F(xiàn)~100%的法拉第效率和3332.9±34.1mmol gcat-1 h-1的產(chǎn)量，而且能量消耗達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的17.6kWh kgNH3-1。使用這種催化劑能夠在放大的流動(dòng)相電解槽實(shí)現(xiàn)連續(xù)合成氨，真實(shí)的能量消耗達(dá)到17.0kWh kgNH3-1。 Yuefei Li, Ye Liu, Mingkai Zhang, Linsen Li, Zhao Jiang, Bingying Han, Baojun Wang, Jiayuan Li, Reversible Hydrogen Acceptor–Donor Enables Relay Mechanism for Nitrate-to-Ammonia Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417631https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024176316.北京大學(xué)Nature Commun：觀測(cè)GaN的原子分辨缺陷振動(dòng)聲子工程（Phonon engineering）是GaN功率器件的熱管理的至關(guān)重要，聲子-缺陷之間的相互作用限制了GaN的性能。但是由于空間分辨率有限，研究III族氮化物缺陷的納米聲子輸運(yùn)具有挑戰(zhàn)性。 有鑒于此，北京大學(xué)王新強(qiáng)教授、王濤、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Lucas Lindsay等報(bào)道使用先進(jìn)的掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失光譜來(lái)研究GaN中棱柱體層錯(cuò)中的振動(dòng)模式。1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與從頭計(jì)算之間的比較，確定了三種類型的缺陷模式：局部缺陷模式、受限體模式和完全擴(kuò)展模式。2）棱柱狀堆垛層錯(cuò)（PSF，prismatic stacking fault）具有比無(wú)缺陷GaN更小的聲子帶隙和更低的聲速，說(shuō)明熱導(dǎo)率更低。這項(xiàng)研究通過(guò)先進(jìn)的表征方法展示了GaN缺陷的振動(dòng)行為，此外說(shuō)明對(duì)熱行為特性可能的影響。
Jiang, H., Wang, T., Zhang, Z. et al. Atomic-scale visualization of defect-induced localized vibrations in GaN. Nat Commun 15, 9052 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53394-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-53394-z7.中山大學(xué)Nature Commun：合成N-CF3的吡啶吲哚啉吡咯并吲哚啉（pyrroloindoline）和N-CF3都是重要的藥效結(jié)構(gòu)，但是目前仍沒(méi)有合成含有N-CF3結(jié)構(gòu)的吡咯并吲哚啉方法學(xué)。有鑒于此，中山大學(xué)李清江副教授、王洪根教授等報(bào)道開(kāi)發(fā)了一種高效且操作方便的方法構(gòu)筑含N-CF3的吡咯并吲哚啉的方法學(xué)。1）這個(gè)方法通過(guò)色胺（tryptamine）衍生物異氰化物的串聯(lián)組裝過(guò)程構(gòu)筑這種分子骨架結(jié)構(gòu)，過(guò)程包括三氟碘基氧化、鹵化成環(huán)過(guò)程。這個(gè)方法學(xué)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的方法，使用商業(yè)化的N-鹵代琥珀酰亞胺和Et3N·HF，將異氰化物轉(zhuǎn)化為N-CF3結(jié)構(gòu)。 2）這個(gè)反應(yīng)方法具有反應(yīng)條件溫和，官能團(tuán)容忍性廣泛，達(dá)到良好或優(yōu)異的產(chǎn)率，優(yōu)異的立體選擇性。此外，該反應(yīng)產(chǎn)物中的鹵取代基能夠作為把手，合成含有C3季碳以及N-CF3的吡咯并吲哚啉。
Wu, JY., Huang, LL., Fu, JL. et al. N-Halosuccinimide enables cascade oxidative trifluorination and halogenative cyclization of tryptamine-derived isocyanides. Nat Commun 15, 8917 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53271-9https://www.nature.com/articles/s41467-024-53271-98.東北師范大學(xué)Nature Commun：雙功能N-苯甲酰基糖精可見(jiàn)光催化環(huán)丙烷的1,3-氨基酰基化 使用雙功能試劑（bifunctional reagent）對(duì)不飽和分子進(jìn)行碳胺化（carboamination）是合成含氮化合物的一種有吸引力的方法。但是，雙功能C-N試劑還未曾用于環(huán)丙烷的碳胺化反應(yīng)。有鑒于此，東北師范大學(xué)鄭光范副教授、孫佳瓊等報(bào)道使用N-雜環(huán)卡賓（NHC），N-苯甲酰基糖精，作為雙功能試劑和光氧化還原催化劑，實(shí)現(xiàn)了環(huán)丙烷的雙催化1,3-氨基?；磻?yīng)。 1）這個(gè)反應(yīng)中NHCs起到多種催化作用，作為路易斯堿催化劑活化C-N鍵，促進(jìn)PC*的氧化淬滅過(guò)程；而且，作為?；杂苫D(zhuǎn)移催化劑構(gòu)筑C-C鍵。2）激發(fā)態(tài)PC*和?；鵑HC加合物之間的氧化淬滅是芳基環(huán)丙烷能夠具有普遍的光氧化的關(guān)鍵原因。
Li, M., Wu, Y., Song, X. et al. Visible light-mediated organocatalyzed 1,3-aminoacylation of cyclopropane employing N-benzoyl saccharin as bifunctional reagent. Nat Commun 15, 8930 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53202-8https://www.nature.com/articles/s41467-024-53202-8
