1.王心晨等Angew：B-N Lewis對調控激子增強共軛聚合物可見光催化在有機共軛聚合物半導體中，強激子效應非常常見，并且嚴重阻礙產生自由基載流子用于光催化。因此開發調控聚合物的激子解離的新型方法對于聚合物光催化受到快速的發展。有鑒于此，福州大學王心晨教授、藍志安研究員等報道開發了一系列B-N Lewis對官能團修飾的共軛聚合物，能夠調控電荷轉移路徑的方式，減少激子效應。1）理論計算研究發現B-N Lewis對能夠顯著的增加電荷轉移的距離，增強電荷轉移的數量，降低庫倫吸引能量，因此有助于打破激子和和電荷載流子的平衡。2）進一步的實驗結果表明單重態激子能夠分解形成更多的電荷載流子，用于光激發的表面反應。優化得到的PyPBM聚合物光催化劑在光催化制氫性能和光催化合成H2O2實現指數級的增強。
Chenglong Ru, Xiaoyu Nie, Zhi-An Lan, Zhiming Pan, Wandong Xing, Sibo Wang, Jimmy C. Yu, Yidong Hou, Xinchen Wang, Regulation of Exciton Effects in Functionalized Conjugated Polymers by B-N Lewis Pairs for Visible-Light Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417712https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202417712雖然簇催化劑在有機化學領域最近得到了發展，但是金屬簇催化反應能夠兼容的反應物通常無法表現比現有催化體系更好的性能。有鑒于此，香港大學何健、山東大學孫頔等報道開發了一種原子精確的Cu納米簇催化劑用于氫硅烷化。 1）這種金屬簇催化的氫硅烷化反應能夠兼容的反應物包括烯烴以及結構簡單炔烴，在現有Cu催化體系，這些反應物無法兼容。 2）作者發現在轉移插入反應步驟過程團簇的金屬核第二個Cu中心參與，是導致該反應具有更豐富兼容反應物的原因。此外，該反應體系對水具有容忍性，能夠在開放的空氣進行而不用惰性氣氛保護。機理研究表明團簇催化氫硅烷化反應的過程沒有硅基自由基參與。這項研究展示了金屬納米團簇具有實用性和可持續化學合成的應用前景。
Songwei Wen, Chengkai Zhang, Li-Juan Liu, Zhi Wang, Di Sun, Jian He, Stable and Recyclable Copper Nanoclusters with Exposed Active Sites for Broad-Scope Protosilylation in Open Air, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202416851https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024168513.Angew：熱解碳是價格便宜高效多功能有機電極有機電化學合成技術是最具有前景的氧化還原反應能夠開發一系列有用的有機轉化過程。有鑒于此，Scripps研究所Phil S. Baran教授、Yu Kawamata等報道發現容易制備的熱解碳電極能夠用于多種交替極性電化學rAP(rapid alternating polarity)電化學催化轉化反應，以及構筑C-C化學鍵和C-N化學鍵的反應。1）雖然電化學和電極發展了接近100年，但是對于有機合成化學的新型電極仍然沒有很好的開發。這項研究有助于通過材料科學發展解決對于需要昂貴RVC-或GC-電極的需求。 2）熱解碳能夠作為經典無定形碳（價格昂貴或者不適用流動相反應）的替代催化劑。熱解碳不僅在商業購置，而且有可能提供提供獨特的催化反應活性。Tamara El-Hayek Ewing, Nils Kurig, Yoshio Robert Yamaki, Jiawei Sun, Timothy R Knowles, Asha Gollapudi, Yu Kawamata, Phil S. Baran, Pyrolytic Carbon: An Inexpensive, Robust, and Versatile Electrode for Synthetic Organic Electrochemistry, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417122https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024171224.電子科技大學&清華大學&北理工JACS：通過可解釋框架加快學習鋰金屬電池老化 高能量密度的Li金屬電池是最有前景的長續航電氣輸運。但是Li金屬電池面臨著快速容量衰減和安全問題，阻礙了鋰金屬電池的應用，而且復雜的性能衰減導致電池設計和工程化變得非常困難。有鑒于此，電子科技大學彭翃杰研究員、清華大學張強教授、北京理工大學張學強教授等報道了一種可解釋的模型，能夠加快對包括79個電池以及電池參數的復雜數據的鋰金屬電池的老化。1）這個方法能夠使用前10個周期的數據就可以準確的預測電池性能加速衰減的起點。通過這種可解釋的框架，能夠對最后10 %的深度放電對鋰金屬電池老化的關鍵作用進行解釋。并且提出了具有普適性的描述符，能夠對電池早期的循環數據對電解質進行快速的評價。2）機器學習給出的結果有助于促進設計雙截斷放電設計，能夠將鋰金屬電池的壽命提高2.8倍。
Xinyan Liu, Bo-Bo Zou, Ya-Nan Wang, Xiang Chen, Jia-Qi Huang, Xue-Qiang Zhang*, Qiang Zhang*, and Hong-Jie Peng*, Interpretable Learning of Accelerated Aging in Lithium Metal Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c09363https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c093635.上海交通大學JACS：機器學習加快開發高熵氧化物催化劑由一元至三元金屬氧化物演變的催化活性被相關實驗得到非常深入研究，目前人們對于高熵氧化物（HEOs, 元素≥5）的相關仍缺乏。但是因為高熵氧化物的組成豐富，因此通過嘗試法測試HEO催化劑的催化活性變得基本上不可能實現。有鑒于此，上海交通大學/寧夏大學張鵬飛教授等報道基于ACr2Ox催化體系的晶相和催化活性研究，發現尖晶石晶相和CH4催化氧化的活性之間具有強關聯，這是因為通過機器學習模型得到比較準確的類似元素重要性次序。 1）通過對負面數據的尋找，并且選擇合適的訓練數據，因此開發了高品質的回歸模型尋找更加優異的催化劑。2）篩選后發現，不規則的Ni0.04Co0.48Zn0.36V0.12Cr2Ox催化劑具有優異的抗硫和耐水蒸氣性能，以及長期穩定性（>7000h，T90=345℃），展示了機器學習方法發展高性能HEO催化劑的前景。Xiaolan Duan, Yang Li, Jiahua Zhao, Mengyuan Zhang, Xiaopeng Wang, Li Zhang, Xiaoxuan Ma, Ying Qu, and Pengfei Zhang*, Machine Learning Accelerated Discovery of Entropy-Stabilized Oxide Catalysts for Catalytic Oxidation, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c12838https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c128386.JACS：I型光敏劑-聚合體可通過H聚集促進活性氧的產生以增強STING免疫治療干擾素基因（STING）通路的激活能夠增強抗腫瘤免疫。然而，如何將STING激動劑全身遞送至腫瘤仍是一項嚴峻的挑戰。此外，單一的STING療法在臨床試驗中往往會導致耐藥性的產生和自然殺傷細胞（NK）增殖的減少。有鑒于此，福建師范大學黃維院士、楊震教授和美國國立衛生研究院Albert J. Jin將STING激動劑diABZI封裝在含有I型光敏劑（NBS）的聚合體中，制備了一種納米激動劑（PNBS/diABZI），并將其用于實現高響應性腫瘤免疫治療。1）該結構可促進H聚集和NBS的系間竄越，進而導致超氧陰離子和單線態氧的生成效率增加約3倍。研究發現，光動力治療可以直接損傷乏氧腫瘤細胞，并刺激NK細胞和細胞毒性T淋巴細胞的增殖，以增敏STING免疫治療。2）單次全身靜脈給藥的PNBS/diABZI可根除小鼠原位乳腺腫瘤，產生長期的抗腫瘤免疫記憶，抑制腫瘤的復發和轉移，顯著提高長期的無瘤生存。綜上所述，該研究工作設計了一種通過促進系間竄越過程來促進活性氧產生的新策略，所構建的I型光敏劑-聚合體載體在增強STING免疫治療方面具有重要的應用潛力。 Zhixiong Wang. et al. A Type I Photosensitizer-Polymersome Boosts Reactive Oxygen Species Generation by Forcing H?Aggregation for Amplifying STING Immunotherapy. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c09831https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c098317.中科院過程所Nature Commun：大規模合成一維MAX相材料MAX相是獨特的層狀三元化合物，MAX的二維衍生物MXene材料受到許多領域的廣泛關注，特別是1D能夠產生獨特性質，更好的組裝能力，適用于更廣闊的應用場景。有鑒于此，中國科學院過程工程研究所王鈺研究員等報道一種在molten鹽環境，將額外原子組裝到納米纖維模板上的合成1D MAX相的策略，能夠原位晶體轉變，通過這種方法大規模合成了多種1D MAX相。 1）通過Ti2AlC納米纖維膜與Cu箔結合通過熱壓工藝制備得到的層層復合結構。含1% Cu的1D Ti2AlC層層復合物能夠通過這種方法轉變，得到98%的IACS%導電率，0.08的摩擦系數，而且維持機械力學性質，能夠用于工業領域。Li, Y., Kong, H., Yan, J. et al. Large-scale conformal synthesis of one-dimensional MAX phases. Nat Commun 15, 9275 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53137-0https://www.nature.com/articles/s41467-024-53137-08.北京化工大學Nature Commun：對氧化鉬納米酶進行價態工程化和催化選擇性調節以用于急性腎損傷治療和治療后評價優化納米酶的類酶催化選擇性是實現特異性活性氧（ROS）相關應用的關鍵。此外，對ROS進行實時監測對于示蹤治療過程而言也至關重要。有鑒于此，北京化工大學汪樂余教授和胡高飛教授設計了一種溫和的氧化價態工程化策略，即以可控的方式調節Pluronic F127包被的MoO3-x納米酶（用MF-x表示，x：氧化時間）中Mo的價態，旨在提高其用于H2O2相關催化反應的特異性，從而實現特異性治療和對ROS相關疾病的監測。1）研究發現，MF-0（Mo均價4.64）和MF-10（Mo均價5.68）分別具有最佳的類過氧化氫酶（CAT）活性和類過氧化物酶（POD）活性。研究者通過基于自由能圖和電子結構分析的密度泛函理論（DFT）計算揭示了MF-0-和MF-10催化反應過程的最有利反應路徑，并闡明了H2O2活化途徑對Mo基納米酶的作用機理。2）實驗結果表明，MF-0在急性腎損傷（AKI）治療方面具有重要潛力，其能夠在體內外實現良好的治療效果。在治療過程中，MF-0的ROS響應性光聲成像（PAI）信號能夠用于實時監測體內治療效果和治療后評估，從而為ROS相關疾病的診斷提供了一種理想的非侵入性方法。 Liangyu Li. et al. Valence-engineered catalysis-selectivity regulation of molybdenum oxide nanozyme for acute kidney injury therapy and post-cure assessment. Nature Communications. 2024https://www.nature.com/articles/s41467-024-53047-1
