1.喬世璋JACS：PdCu-TiO2光催化聚酯選擇性轉化塑料廢品的催化增值化為可持續發展的循環經濟提供幫助，在溫合反應條件下將廣泛使用的聚酯、PET進行選擇性催化轉化是個具有吸引力的方法，這是因為這種方法具有能耗較低和碳排放少的優勢。有鑒于此，阿德萊德大學喬世璋教授、冉景潤等報道Pd原子和金屬態的PdCu修飾在TiO2上作為光催化劑，記作Pd1Cu0.4-TiO2，實現了溫合條件下的流動相PET催化轉化。1）Pd1Cu0.4-TiO2具有原子尺度的協同相互作用，能夠以92.3%的選擇性生成甲酸，生成甲酸的產量達到4707μmol g-1 h-1，僅有少量COx生成。作者發現這個體系的催化活性比報道的光催化體系高10-103倍。驗證了Pd原子和PdCu之間的協同作用促進電荷轉移和氧促進切斷C-C化學鍵，并且能夠阻礙產物分解。2）通過原子尺度的催化劑協同和反應協同，這種光催化廢物轉化為化學品的技術成為符合可持續發展要求的技術路線。 Shuai Zhang, Bernt Johannessen, Bingquan Xia, Xintong Gao, Kenneth Davey, Jingrun Ran*, and Shi-Zhang Qiao*, Selective Oxidation of Polyesters via PdCu–TiO2 Photocatalysts in Flow, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c11973https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11973單原子的配體調控是目前增強單原子電催化性能的最新技術，但是真實的催化活性位點以及反應機理與吡啶N和吡咯N的關系還沒有得到充分理解。有鑒于此，慶北大學Myeongjin Kim、釜山國立大學Joonhee Kang等首次通過精確調控吡啶、吡咯氮原子配位環境，揭示了Mn單原子位點的ORR催化活性和N配體結構之間的關系。 1）實驗和理論計算結果表明，Mn-吡咯N4具有更長的Mn-N距離，因此在Mn中心原子產生更高的自旋態，能夠提升反鍵軌道的填充態能量，有助于降低氧中間體物種的吸附強度，因此活化Mn單原子位點的催化活性，在酸性電解液中，半波電位為0.896V，而且具有優異的穩定性。 2）這項研究為深入理解Mn單原子的優異ORR催化活性，有助于理性設計單原子催化劑用于各種電催化反應過程。Kiwon Kim, Gyuchan Kim, Taeyoung Jeong, Wonyoung Lee, Yunho Yang, Byung-Hyun Kim, Bubryur Kim, Byeongyong Lee, Joonhee Kang*, and Myeongjin Kim*, Activating the Mn Single Atomic Center for an Efficient Actual Active Site of the Oxygen Reduction Reaction by Spin-State Regulation, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c13137https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c131373.JACS：單壁碳納米管通過電化學阻抗表征測試溶液中的多氟烷烴化合物PFAS麻省理工學院Timothy M. Swager等報道通過電化學阻抗譜（EIS）表征技術研究溶液相中的官能團化修飾的單壁碳納米管（SWCNT）化學傳感。1）SWCNT與電解液接觸能夠產生獨特的電化學阻抗，這種作用是傳統的等效電路無法進行分析。通過受到離子-電子混合導體的電荷傳輸性質的啟發，作者基于傳輸線模型（transmission line model）研究，實現了能夠給出所有等效電路參數的程度表征CNT-電解液體系的阻抗。 這種方法能夠將多種信息之間的集成（這是傳統電阻表征或者電容表征技術無法實現），因此能夠區分其中的多種不同分析之間的區別。2）作者展示了這種電化學阻抗（chemi-impeditive）概念能夠用于化學修飾SWCNT檢測溶液相多氟烷烴化合物（PFAS）。通過EIS表征和SWCNT的表面氟化處理之間的結合，能夠對每種不同PFAS分子產生分子的特征等效電路，包括CNT電阻、溶液電阻的變化、CNT-溶液界面電容的變化，通過這種表征技術實現了能夠區分的方式，測試溶液中的全氟辛烷磺酸、全氟辛酸、六氟環氧丙烷二聚酸和全氟丁磺酸。 這種電化學阻抗表征技術為EIS分析進行化學傳感提供新方法，為大量的傳統傳感器的電阻、電容單一信號測試提供一種新測試維度。
Seok Hee Han, Thomas N. Pioch, and Timothy M. Swager*, Chemi-Impeditive Sensing Platform Based on Single-Walled Carbon Nanotubes, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c07986https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c079864.JACS：綠光觸發的自校準級聯釋放一氧化氮和一氧化碳以協同治療青光眼青光眼是一種由氧化應激和機械應激的惡性循環所驅動的視神經退行性病變。目前的臨床治療方法是通過降低眼壓（IOP）來減輕機械應激。然而，在有氧化應激存在的情況下，機械應激的復發和惡化是不可避免的。一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）分別是內源性的血管擴張和抗炎癥信號分子。越來越多的研究表明，NO和CO之間的復雜的相互作用能夠調節它們的生物學作用（就像兩個人一起跳華爾茲）。基于此，青光眼“氣體華爾茲療法”的概念被提出，其可通過釋放NO降低IOP，并共釋放CO以抑制氧化應激。有鑒于此，華東師范大學羅瀟研究員、錢旭紅院士、復旦大學雷苑研究員和華東理工大學楊有軍教授構建了首個光觸發級聯NO/CO供體（CND570）。 1）CND570能夠在釋放NO/CO的同時伴隨釋放羅丹明染料。羅丹明染料產生的明亮熒光可作為氣體釋放行為的校準機制。研究發現，CND570具有優異的經角膜滲透性，能夠到達房水流出通道。2）在綠光照射下，CND570可在青光眼小鼠眼組織中釋放CO和NO。在體內外模型中，NO和CO能夠促進可溶性鳥苷酸環化酶（sGC）的上調。實驗結果表明，CND570療法可顯著降低與青光眼相關的氧化應激。綜上所述，該研究證明了NO/CO氣體華爾茲療法是一種治療青光眼的有效途徑。Xiaohua Chen. et al. Green-Light-Triggered and Self-Calibrated Cascade Release of Nitric Oxide and Carbon Monoxide for Synergistic Glaucoma Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c10457https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c104575.新加坡國立大學Angew：COF垂直方向拓展增強光催化水氧化性能含有π化學鍵和多孔結構的COF材料能夠作為光催化劑。但是通常COF通過π堆疊形成層狀結構，因此只有表面層才能夠用于光催化。有鑒于此，新加坡國立大學江東林教授等報道通過暴露隱藏在內部的活性位點，開發了一種垂直方向展開的結構。1）設計了二維Co(II)卟啉層并且通過共價連接，通過Co(II)卟啉層與雙齒配體通過三組分一步聚合反應。通過這種方法層間距離顯著拓展，每個Co(II)卟啉層的上表面和下表面都能夠暴露于反應物。出乎意料的發現，垂直方向擴張的骨架結構能夠提高骨架的氧化電極電勢，降低激子解離能，改善孔道的親水性和水的親和性，促進水分子的輸送。 2）這項工作整體上改善光催化水氧化生成氧氣的性能，產氧的產率達到1155μmol g-1 h-1，450nm的量子效率達到1.24%，TOF達到1.39h-1，光催化性能達到π堆疊的骨架結構材料的5.1倍。這項研究有助于設計層狀骨架結構材料用于多種多樣的催化反應體系。 Donglin Jiang, Shuailei Xie, Ruoyang Liu, Nengyi Liu, Hetao Xu, Xiong Chen, Xinchen Wang, Vertically Expanded Covalent Organic Frameworks for Photocatalytic Water Oxidation into Oxygen, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202416771 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024167716.Angew：自適應激活DNA酶納米組裝體以實現協同聯合的基因治療DNA酶是一種重要的基因沉默工具，但其仍面臨著與特定細胞中的底物可及性差等問題相關的挑戰。有鑒于此，武漢大學王富安教授和湖北大學劉志洪教授制備了一種緊密的DNA納米組裝體，其包含多聚體治療性DNA酶，能夠選擇性遞送用于實現基因沉默的DNA酶、必要的輔助因子以及輔助化學藥物。1）內源性miRNA可通過序列保守的雙特異性核酸酶催化DNA納米組裝體底物的連續、位點特異性切割（局部RNA步行機），從而能夠實現對治療制劑的高準確性、高效率的釋放和激活。2）實驗結果表明，miR-10b刺激的DNA酶能夠下調TWIST轉錄因子（miR-10b上游啟動子），從而實現TWIST/miR-10b信號節點的自給下調（即自適應負反饋回路），以有效解決腫瘤轉移和化療耐藥性等問題。 Jing Wang. et al. Self-Adaptive Activation of DNAzyme Nanoassembly for Synergistically Combined Gene Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202417363https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024173637.Nature Commun：高能耐用的全聚合物水性電池可提供可持續靈活的電力全聚合物水性電池的電極和電解質完全由聚合物制成，通過易于加工、固有安全性和可持續性推動了可穿戴電子產品的發展。聚合物電極氧化還原產物在水性環境中的不穩定性仍然是一個挑戰，這導致全聚合物水性電池無法實現高性能。在這里，哈爾濱工業大學（深圳）何思斯，浙江大學范修林等人報道了一種聚合物水性電解質，旨在通過調節溶劑化層和形成固體電解質界面來穩定聚合物電極氧化還原產物。 1）研究人員選擇聚苯胺作為示例，它通過 p/n 摻雜機制具有作為陰極或陽極的雙重功能。這種方法開創了聚苯胺作為陽極的應用，并提高了聚苯胺陰極在水性電解質中的高壓穩定性。2）由此產生的以聚苯胺為對稱電極的全聚合物水性鈉離子電池表現出 139mAh/g 的高容量、153Wh/kg 的能量密度和 4800 次循環后的 92% 以上的保留率。3）光譜表征闡明了水合結構、固體電解質界面和雙離子摻雜機制。大規模全聚合物柔性電池具有出色的柔韌性和可回收性，預示著可持續、可穿戴儲能的典范方法。
Hong, Y., Jia, K., Zhang, Y. et al. Energetic and durable all-polymer aqueous battery for sustainable, flexible power. Nat Commun 15, 9539 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-53804-2 https://doi.org/10.1038/s41467-024-53804-28.Nature Commun：具有雙位點的原子級精確銅簇，可實現高度化學選擇性和高效的硼氫化炔烴硼氫化成乙烯基硼酸酯是一個重要的轉化，但實現目標官能團的高化學選擇性和可觀的轉化率是一個相當大的挑戰。近日，鄭州大學臧雙全教授，黃仁武，深圳大學高等研究院王政等人開發了兩種動態調節雙催化位點銅簇合物(Cu4NC和Cu8NC ),它們帶有氮雜環硫酮配體，賦予了Cu4NC和Cu8NC催化劑性能。1）微晶Cu4NC在硼氫化中的性能的特征在于高周轉數(77786)、高化學選擇性、高回收和在溫和條件下可重復使用。2）機理研究和密度泛函理論計算表明，與Cu8NC催化劑相比，Cu4NC催化劑具有較低的硼氫化活化能，這是其高催化活性的原因。因此，這項工作揭示了精確構建的具有雙催化中心的簇合物催化劑可以通過充分利用協同相互作用和動態配體效應來提供一種顯著改善催化性能的方法，從而促進簇合物催化劑的發展。
Jia, T., Ai, J., Li, X. et al. Atomically precise copper clusters with dual sites for highly chemoselective and efficient hydroboration. Nat Commun 15, 9551 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-53950-7https://doi.org/10.1038/s41467-024-53950-7
