1.浙江大學JACS：鋅烷氧酯配體合成CdSe納米晶體浙江大學彭笑剛教授、李炯昭副教授等報道在強限域和弱限域尺寸范圍內，能夠合成尺寸、形狀（量子點、納米棒或納米線）和晶面結構均一的單晶（無堆垛層錯）纖鋅礦型CdSe納米晶體。1）考慮到纖鋅礦型CdSe獨特的c軸，使用一種新型中性配體（鋅的烷氧酯化物），使其與占主導的非極性低指數晶面結合。無堆垛層錯的纖鋅礦型晶種而非閃鋅礦型四面體的成核是關鍵步驟，通過一系列與中性烷酸鋅配體相匹配的條件對其進行優化。在后續生長階段，條件要求相對寬松，但是中性鋅的烷氧酯化物配體對于實現這些單晶納米晶體近乎原子級平整的晶面仍至關重要。在強限域尺寸范圍內，纖鋅礦型CdSe納米晶體的集合體光致發光（PL）半高寬（FWHM）達到創紀錄的低值（59 meV）。在弱限域尺寸范圍內，觀察到由熱布居引起的雙峰PL現象。2）與閃鋅礦型CdSe納米晶體相比，均一且單晶的纖鋅礦型CdSe納米晶體展現出獨特的尺寸依賴光學性質。本文研究的結果表明，能夠實現原子級精確合成膠體半導體納米晶體，這使得開發出一類先進的納米材料，用于探索各種光學和光電器件應用。 Xu Cao, Jiongzhao Li*, Xudong Qian, Chuyue Li, and Xiaogang Peng*, Nucleation and Growth of Monodisperse and Monocrystalline Wurtzite CdSe Nanocrystals: Zinc Alkanoates as Neutral Ligands, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c15987https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c159872.麻省理工學院JACS：自動流動相合成人工血紅素金屬酶用于立體有機合成酶催化小分子反應的卓越效率推動了其在有機化學中的廣泛應用。有鑒于此，麻省理工學院Bradley L. Pentelute教授、Stephen L. Buchwald教授等報道采用自動化快速流動固相合成法，能夠不受限制地引入非天然氨基酸的數量和結構，從而獲得具有催化活性的全長酶。 1） 這項研究展示了鐵依賴性枯草芽孢桿菌肌紅蛋白（BsMb）和抹香鯨肌紅蛋白（SwMb）的全合成過程。合成的酶在卡賓轉移反應中表現出優異的對映選擇性和產率。2）通過使用合成獲得的L-BsMb和D-BsMb突變體，在苯乙烯的環丙烷化反應中，實現了對映選擇性的絕對控制，兩種突變體分別能夠以相同但相反的對映體富集選擇性合成環丙烷產物的不同對映體。對修飾非天然氨基酸的BsMb突變體進行詳細的構效關系研究，發現了從未被發現的氫鍵相互作用，這種相互作用是苯乙烯環丙烷化反應中對映選擇性的主要動力。作者認為這種方法能夠可靠和快速的生成具有非天然氨基酸的全合成酶，這項工作能夠推動生物催化領域的發展。Giulio Fittolani, Dennis A. Kutateladze, Andrei Loas, Stephen L. Buchwald*, and Bradley L. Pentelute*, Automated Flow Synthesis of Artificial Heme Enzymes for Enantiodivergent Biocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2025 DOI: 10.1021/jacs.4c13832https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c138323.大連化物所Angew：單層MoS2面內S缺陷增強切斷C-O提高RWGS性能將二氧化碳還原為一氧化碳為通過二氧化碳利用生產有價值的化學品提供了一種有前景的方法。但是，催化劑的快速失活和活性不足仍然是挑戰。有鑒于此，中國科學院大連化物所黃延強研究員、蘇雄、Xin Shang等報道開發了一種軟硬雙模板方法，使用價格便宜并且能夠規?；哪０搴铣蓪訝頜oS2，通過控制層數可以方便的調節硫空位。1）平面內空位的濃度隨著MoS2層數的減少而不斷增加，有助于單層MoS2的CO選擇性達到100%，并在600°C下反應300小時后性能穩定。CO的時空產率達到35.7 gCO-1gcat-1 h-1，比大多數目前的催化劑性能更好。2）多種表征測試以及結合理論計算表明，面內硫空位通過直接解離CO2來增強CO的產生，使得面內硫缺陷的活性比邊緣硫空位高5.8倍以上。決速步驟從切斷邊緣C-O化學鍵變成能壘較低的平面硫空位再生。 這項研究展示了通過調控不同結構的空位設計和合成MoS2減少二氧化碳排放，揭示了潛在的工業應用前景。Zhiyuan Zheng, Xin Shang, Weijue Wang, Xiaofeng Yang, Xiong Su, Yanqiang Huang, Boosting C-O Bond Cleavage and Reverse Water-Gas Shift Activity via Enriched in-plane Sulfur Vacancies in Single-Layer Molybdenum Disulfide, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202422953https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024229534.天津大學Angew：Fe-N-C單原子轉化為FeNxSey簇增強PEMFC催化活性鐵氮碳（Fe–N–C）催化劑是質子交換膜燃料電池（PEMFCs）中最有希望替代鉑催化劑的材料，然而在裝置中，其高性能無法維持足夠長的時間。構建一種不同于Fe–N–C催化劑中平面正方形 Fe–N4構型的新型鐵配位環境，有望突破目前的穩定性限制，但是穩定性的增強仍需要人們不斷的探索。有鑒于此，天津大學凌濤教授等報道將Fe–N–C轉化為一種新型FeNxSey催化劑，其中鐵位點由N和Se原子的三維3D共配位。1）FeNxSey催化劑比Fe–N–C催化劑展現出更好的四電子氧還原反應（4e? ORR）活性和選擇性。具體的，FeNxSey上H2O2和羥基自由基?OH的產量分別僅為Fe–N–C上的1/4和1/3。FeNxSey催化劑表現出優異的穩定性，經過10000圈循環后，其半波電位（E1/2）僅下降10 mV，遠小于Fe–N–C催化劑的56 mV，是迄今報道的最穩定的無鉑催化劑。此外，這種三維共配位結構抑制了在H2O2存在下鐵的脫金屬。2）基于FeNxSey的質子交換膜燃料電池表現出優異的耐久性，在加速老化測試后，其電流密度的衰減明顯低于Fe–N–C催化劑的器件性能。 Yang Zhao, Pengfei Yin, Yuanyuan Yang, Ruguang Wang, Cairong Gong, Jisi Li, Jiaxin Guo, Quanlu Wang, Tao Ling, Converting Fe–N–C single-atom catalyst to a new FeNxSey cluster catalyst for proton-exchange membrane fuel cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202419501https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024195015.Angew：Co簇-GaN光催化甲烷轉化為乙烷和丙烷 甲烷光催化非氧化偶聯（PNOCM）為合成有價值的C2+烴類并最大程度減少副反應提供了一條具有前景的途徑。雖然目前氧化物為主的光催化劑在PNOCM領域是主要的催化劑，但由于C-C偶聯反應的效果不好，而且晶格氧導致甲烷發生過度氧化，因此PNOCM催化存在轉化率、選擇性和穩定性缺乏的問題。有鑒于此，密歇根大學張丙興博士、米澤田教授、Theodore B. Norris、耶魯大學Victor S. Batista等報道利用GaN（產量最高的半導體之一）和痕量Co金屬簇（0.1 wt%）實現PNOCM甲烷轉化為乙烷和丙烷。1）這個光催化體系表現了優異的穩定性，在110 h內性能穩定，乙烷的轉化率約為192.3 mmol g-1 h-1，丙烷的轉化率約為17.9 mmol g-1 h-1，而且幾乎沒有檢測到焦炭副產物，據研究者所知，這個性能是目前報道的最高活性和穩定性。2）這種高活性歸因于鈷簇起到甲烷活化和C-C偶聯的關鍵作用，通過從p-GaN到Co簇的超快光生電荷轉移，能夠大大加速這一過程。此外，GaN載體通過在反應過程中原位生成N-H和O-H物種，進一步協同增強甲烷的活化，并對甲烷起到了至關重要的阻礙過度氧化的作用，因此實現了高選擇性和穩定性。 Zhengwei Ye, Zhuoran Long, Bingxing Zhang, Ishtiaque Ahmed Navid, Jan Paul Menzel, Yifan Shen, Shubham Mondal, Facheng Guo, Theodore B. Norris, Victor S. Batista, Zetian Mi, Photocatalytic Conversion of Methane to Ethane and Propane Using Cobalt-Cluster-Activated GaN Nanowires, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202500158https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2025001586.中科大Nature Commun：GaN/Si光電極異質結增強光催化制氫開發高效耐用的光電極對于實現光電化學水分解的大規模應用至關重要。有鑒于此，中國科學技術大學孫海定教授等報道一種獨特的光電極，它由重新配置的硅片上氮化鎵納米線負載金納米顆粒作為助催化劑組成，在AM 1.5G一個太陽光照下，其施加偏壓光子-電流轉換效率達到了令人矚目的 10.36 %，同時在高電流密度下實現了超過800 h的穩定光電化學（PEC）HER。 1）通過簡單的堿性蝕刻步驟對GaN納米線進行調整，暴露內部的(10-1-1)晶面，實現了具有強電子相互作用的高度耦合的半導體納米線-助催化劑異質界面。這種強耦合的重新配置的GaN納米線/Au異質界面不僅優化了金納米顆粒的電子結構，形成了豐富的高活性界面區域，最終實現了優異的析氫活性，還使氮化鎵納米線能夠為金納米顆粒提供更強的錨固作用，防止在劇烈的HER催化反應過程中Au納米顆粒脫落。2）這項研究提出的光電極提供了一種可行的結構，有助于解決光電化學裝置在生產清潔氫燃料方面的效率-可靠性瓶頸。 Chen, W., Wang, D., Wang, W. et al. Enhanced solar hydrogen production via reconfigured semi-polar facet/cocatalyst heterointerfaces in GaN/Si photocathodes. Nat Commun 16, 879 (2025).DOI: 10.1038/s41467-024-55743-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-55743-47.大連化物所Nature Commun：無定形-晶化雙晶相Cu電催化合成氨可再生能源驅動的電催化硝酸鹽還原反應為溫和條件下合成氨提供了一條低碳且可持續的途徑。但是，目前電催化還原硝酸鹽合成氨的過程難以達到實用性，主要因為電催化活性和長期穩定性難以達到要求。有鑒于此，中國科學院大連化物所王國雄研究員、高敦峰研究員等報道使用一種穩定的無定形/晶態雙相銅催化劑實現了高效率的電化學合成氨。1）在2.6 ± 0.01 V的低電池電壓下，氨的部分電流密度和氨的產率分別能夠達到3.33 ± 0.005 A cm-2和15.5 ± 0.02 mmol h-1 cm-2。值得注意的是，這種雙晶相Cu催化劑能夠在1.5 A cm-2的高電流密度下，穩定產氨的法拉第效率達到90%，壽命長達300 h。采用面積為100 cm2的放大器件表明，在電流為160 A，生成NH3的速率高達11.9 ± 0.5 g h-1。2）這種優異的電催化性能歸因于穩定的無定形Cu的存在，這些無定形Cu促進了含氮中間體的吸附和氫化，改善生成氨的反應動力學。這項工作突出了穩定亞穩非晶結構對于提高電催化反應活性和長期穩定性的重要性。
Wang, Y., Wang, S., Fu, Y. et al. Ammonia electrosynthesis from nitrate using a stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst. Nat Commun 16, 897 (2025).DOI: 10.1038/s41467-025-55889-9https://www.nature.com/articles/s41467-025-55889-98.天津理工大學&河北大學Nature Commun：光催化CO2合成高純度甲醇在溫和條件下將CO2轉化為甲醇備受關注，但是具有非常大的困難與挑戰。無論是電化學還是熱催化二氧化碳還原制甲醇，得到的甲醇濃度通常都非常低（并且與水混合），需要耗能巨大的純化過程。有鑒于此，天津理工大學魯統部教授、焦吉慶教授、河北大學李亞光研究員等設計了一個模擬太陽光驅動的串聯催化系統，這個串聯催化體系能夠電化學還原CO2生成合成氣，隨后進一步光熱轉化得到高純度的甲醇（體積分數>97%）。1）這項研究構建了一種自支撐的電催化劑，其具有Ni單原子和封裝的Co納米顆粒的兩個活性位點，能夠通過太陽能驅動的CO2電化學還原，持續生成H2/CO比例~2的合成氣。生成的合成氣隨后被送入光熱催化反應器模塊（TiC/Cu/CuZnAl結構），在1個太陽光的強度下光照能夠制備高純度的甲醇，產率達到0.238 gCH3OH/gcat/h。 2）這項工作展示了一條將二氧化碳直接轉化為高純度甲醇的可行且可持續的途徑。 Jiao, J., Ma, Y., Han, X. et al. Sun-simulated-driven production of high-purity methanol from carbon dioxide. Nat Commun 16, 857 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56101-8https://www.nature.com/articles/s41467-025-56101-8
