1.崔義Nature Commun：調節Mo2C的端基酸性增強堿性HER半個多世紀以來，過渡金屬碳化物一直被認為有望替代貴金屬鉑基催化劑用于電催化析氫反應的材料。但是，由于質子活性降低以及過渡金屬中心的堿性溶解問題，過渡金屬碳化物在高pH值電解液的催化HER反應性能受到嚴重阻礙。有鑒于此，中科院蘇州納米所崔義教授等利用表面研究技術對Mo2C模型催化劑體系進行驗證，發現Al3+摻雜的MoO2層作為表面的Mo2C微球催化劑在堿性HER電催化反應中表現優異性能。1）起始電位近乎為零，在10 mA/cm2電流密度的過電位僅為40 mV，Tafel斜率僅為45 mV/dec，而且在連續200 h的HER電催化反應過程中表現了長期穩定性。通過先進的形貌表征和光譜表征，表明Al-MoO2終止層的局部-Al-OH-Mo-結構作為強Br?nsted酸位點，加快堿性HER反應的脫質子化反應動力學。2）這項工作為探索電解水及其他領域的高性價比催化劑，提供了一種通過調整終端層的酸性進行設計催化劑的策略。 Chen, Z., Yang, M., Li, Y. et al. Termination-acidity tailoring of molybdenum carbides for alkaline hydrogen evolution reaction. Nat Commun 16, 418 (2025).DOI: 10.1038/s41467-025-55854-6https://www.nature.com/articles/s41467-025-55854-62.河北大學&華南師范Nature Commun：人工神經網絡原位訓練特點光傳感器傳感器內計算已經成為下一代機器視覺的一種超快、低功耗技術。但是，由于對高性能設備和高效編程方案的需求，傳感器內計算系統的原位訓練仍然具有挑戰性。 有鑒于此，河北大學閆小兵教授、華南師范大學樊貞教授等通過實驗驗證鐵電光傳感器（FE-PS）的傳感器內人工神經網絡（ANN, artificial neural network）的原位訓練。1）通過訓練得到的FE-PS器件具有自供電、快速（<30μs）和多電平（>4bits）光響應、長保留時間（50天）、高續航（109）、高寫入速度（100ns）、小周期和器件間變化（分別為~0.66%和~2.72%）等優勢，這些都是原位訓練所需要的。此外，還提出了一種雙向閉環規劃方案，實現了FE-PS精確、高效的權值更新。2）利用該編程方案，對基于FE-PS的傳感器內神經網絡進行原位訓練，用于自動駕駛原型車的交通標志識別。此外，這種傳感器內人工神經網絡的運行速度比馮·諾伊曼機器視覺系統快50倍。這項研究為具有原位訓練能力的傳感器內計算系統的發展鋪平了道路，這可能會在新的數據流機器視覺任務中找到應用。 Lin, H., Ou, J., Fan, Z. et al. In situ training of an in-sensor artificial neural network based on ferroelectric photosensors. Nat Commun 16, 421 (2025).DOI: 10.1038/s41467-024-55508-z https://www.nature.com/articles/s41467-024-55508-z3.上海有機所Nature Commun：BrCF2CN光催化氰基二氟甲基化考慮到CF2和CN基團獨特的電子性質，CF2CN基團在藥物和農化開發以及材料科學方面具有巨大的潛力。但是，將CF2和CN合并構筑CF2CN基團仍是一個相當大的挑戰。在這項工作中，有鑒于此，中國科學院上海有機化學研究所肖吉昌研究員、林錦鴻副研究員等報道使用溴代氟乙腈（BrCF2CN），實現了烯烴、炔烴的光催化二氟甲基化。1）這是一種成本效益高并且容易獲得的反應試劑，作為光催化條件下烷基烯烴、芳烯烴、炔和（雜）芳烴的氰二氟甲基化的自由基來源。該反應具有極其廣泛的反應物兼容，對廣泛的官能團具有耐受性。2）值得注意的是，炔烴的氰基二氟甲基化反應生成位阻烯烴，這在反應熱力學上不利于發生，但是（雜）芳烴的C-H鍵直接能夠發生氰基二氟甲基化，無需進行預先的官能化。 Yang, XJ., Lin, JH. & Xiao, JC. BrCF2CN for photocatalytic cyanodifluoromethylation. Nat Commun 16, 445 (2025).DOI: 10.1038/s41467-024-55797-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-55797-44.JACS：Au納米粒子表面活性劑的自發催化反應納米材料的性能在很大程度上取決于界面微環境，其中表面活性劑作為吸附劑起著至關重要的作用，但其在界面反應中的作用往往被忽視。有鑒于此，廈門大學田中群院士、劉國坤教授、河南師范大學張霞光博士、電子科技大學楊娜副教授、軍事醫學科學院謝劍煒研究員等報道發現，膠體金納米粒子（Au NPs）的兩種主要表面活性劑，檸檬酸鹽和抗壞血酸可以在環境條件下與痕量含氮的物種通過自發的催化反應生成肟，隨后肟分解為CN-或含有-CN基團的化合物。1）這種催化反應在反應物（包括各種碳質和氮源）和金屬催化劑（Au、Ag、Fe、Cu、Ni、Pt、Pd NPs）中普遍存在。此外，去除該反應后，在無外加電位的環境條件下，通過表面增強拉曼光譜觀察到不同吸附構型的CO。2）這項研究強調了表面活性劑在界面微環境中的不可忽視的重要性，而且為界面化學反應的基本理解提供重要的見解。Si-Qi Pan, Ping Luo, Qiuting Huang, Jinjuan Xue, Xiang-Dong Tian, Bin Xu, Jianfeng Wu, Jia Chen, Jianwei Xie*, Na Yang*, Xia-Guang Zhang*, Zhong-Qun Tian*, and Guo-Kun Liu*, Spontaneous Catalytic Reaction of a Surfactant in the Interfacial Microenvironment of Colloidal Gold Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 2025 DOI: 10.1021/jacs.4c16796https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c167965.蘇州大學Angew：Nb摻雜vdW層狀IrO2改善酸性OEROER反應具有緩慢的4e-轉移過程，因此需要具有催化活性優異的催化劑提高OER反應的動力學。范德華層狀氧化物是催化劑設計的理想材料，但是在酸性條件下實現穩定的OER仍是較大的障礙。摻雜是同時提高活性和穩定性的關鍵途徑。但是，在范德華層狀氧化物中摻雜仍然具有非常大的挑戰，這是因為很容易導致晶格畸變甚至晶體結構受損。有鑒于此，蘇州大學邵琪副研究員、路建美教授、李有勇教授等通過堿輔助熱處理法（alkali-assisted thermal method）成功的將耐酸環境的Nb摻雜到范德華層狀共邊的1T晶相氧化銥（1T-IrO2），提高OER催化活性和穩定性。1）鈮摻雜量為5 %的1T-IrO2（Nb0.05Ir0.95O2）在0.5 M H2SO4中僅需191 mV的過電位就能達到10 mA cm-2的電流密度，比1T-IrO2低56 mV。當應用于質子交換膜水電解槽時，Nb0.05Ir0.95O2在1.7 V的電壓下可實現1.2 A cm-2的電流密度，而且穩定工作時間長達50天。 2）DFT理論計算表明，摻雜Nb導致反應的決速步驟從1T-IrO2的OOH去質子化過程轉變為Nb0.05Ir0.95O2的O-OH偶聯反應。Jia Ke, Wenxiang Zhu, Yujin Ji, Jinxin Chen, Chenchen Li, Yue Wang, Qun Wang, Wei-Hsiang Huang, Zhiwei Hu, Youyong Li, Qi Shao, Jianmei Lu, Optimizing Acidic Oxygen Evolution Reaction via Modulation Doping in Van der Waals Layered Iridium Oxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202422740 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024227406.胡喜樂Angew：構筑含兩個催化輔酶的人工金屬酶實現串聯催化人工金屬酶（ArMs）能夠將非生物輔因子整合到天然蛋白質支架中，從而實現非天然的催化活性。然而，以往的人工金屬酶主要依賴單一輔因子系統，這使其僅限于一種催化功能。有鑒于此，洛桑聯邦理工學院胡喜樂教授、巴塞爾大學Thomas R. Ward教授等提出一種基于生物素-鏈霉親和素技術構建嵌入兩種催化輔酶的人工金屬酶的方法。1）通過將多種催化輔酶修飾到鏈霉親和素的四個結合位點，設計得到可編程的人工金屬酶，實現了連續的非生物轉化，包括對映選擇性的C-H羥基化反應和光催化氧化-邁克爾（Michael）加成反應。2）這項研究為發展修飾多種輔酶因子的人工金屬酶提供一種有前景的策略。Weijin Wang, Ryo Tachibana, Kailin Zhang, Kelvin Lau, Florence Pojer, Thomas R. Ward, Xile Hu, Artificial Metalloenzymes with Two Catalytic Cofactors for Tandem Abiotic Transformations, Angew. Chem. Int. Ed. 2025 DOI: 10.1002/anie.202422783https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024227837.上海有機所&東南大學Angew：構筑FMJ拓撲結構COF光催化制氫三維共價有機框架（3D COFs）是一類具有高度多孔性的晶態聚合物，在眾多應用領域展現出巨大潛力。但是，目前報道的3D COFs拓撲結構局限于高對稱晶體體系，這嚴重的阻礙了這類功能材料的發展。有鑒于此，中國科學院上海有機化學研究所趙新研究員、東南大學徐順奇研究員等通過精確設計可旋轉的單體，首次構建四種FMJ拓撲結構的高晶化正交結構3D COFs。1）值得注意的是，FMJ拓撲網絡晶胞中的方形單體呈現出三種不同構象，從而形成極為復雜的三維網絡。此外，發現構筑的一對異構體（3DCOF-CN和3D COF-NC）通過-C=N-鍵的取向不同，能夠展現出完全不同的光電性能、質子化能力和光催化活性，首次在3D COFs材料中實現了此類異構結構效應。2）發現兩種異構體的光催化HER反應速率相差32倍，其中一種異構體的HER反應速率高達~31.1 mmol h-1 g-1。這項工作首次實現了復雜正交3D COFs的構建，為基于3D COF構筑高性能光催化劑提供新思路。 Wen-Zhuang Wang, Peng-Ju Tian, Yubin Fu, Xiaolong Wan, Xiaoling Lei, Chao Jia, Chao Liu, Qiao-Yan Qi, Shun-Qi Xu, Xin Zhao, Orthorhombic Covalent Organic Frameworks with fmj Topology as Photocatalyst for Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202418086https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024180868.Angew：P(V)試劑的電化學極性反應、自由基反應Scripps研究所Phil S. Baran教授等報道了使用P(V)試劑的烯烴和羰基化合物的電化學、完全立體選擇性P(V)自由基加氫磷酸化。通過設計策略選擇電催化的陽極材料，能夠實現自由基反應或極性反應，其中自由基反應可實現烯烴的氫磷酸化，極性反應能夠發生酮的氫磷酸化。隨后，深入討論這些化學選擇轉化反應過程中的復雜機理。 1）通過選擇不同的陽極材料，設計了烯烴（Condition 1）和羰基（Condition 2）的兩種不同的氫磷酸化反應。Condition 1反應完全屬于自由基反應，Condition 2反應則依賴于極性途徑。2）與傳統的P（III）試劑的反應方法相比，這項研究代表了從P(V)氧化態開始構筑P-C鍵的罕見例子。由于具有高度的化學選擇性，這些轉化反應的范圍非常廣泛。Mahdi Jafarzadeh, Molhm Nassir, Luca Gherardi, Nicholas Raheja, Yu Kawamata, Phil S. Baran, Electrifying P(V): Access to Polar and Radical Reactivity, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202421163https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421163
