1.廈門大學(xué)&華中科技大學(xué)Nature Commun：表面硒化調(diào)控Pt的酸性電催化合成H2O2開發(fā)高效酸性電催化劑進(jìn)行電化學(xué)合成H2O2非常重要，但是大多數(shù)材料在酸性條件下選擇性和穩(wěn)定性都受到影響。有鑒于此，廈門大學(xué)黃小青教授、華中科技大學(xué)楊利明教授等報(bào)道在Pt晶體為核的表面構(gòu)筑Pt-Se殼，構(gòu)筑的核殼催化劑展示優(yōu)異的酸性電催化合成H2O2性能。1）合成的Se2-Pt納米粒子優(yōu)化殼層厚度后，在電催化合成H2O2的選擇性達(dá)到95%，而且催化劑的分解受到阻礙。構(gòu)筑流動相電催化反應(yīng)器，Se2-Pt納米粒子在250mA cm-2電流密度穩(wěn)定400h電催化，產(chǎn)生濃度為113.2g L-1的H2O2溶液，產(chǎn)量達(dá)到4160.3mmol gcat-1 h-1，能夠有效的降解有機(jī)染料。 2）無定形Pt-Se殼層具有合適的O2吸附能力，能夠增強(qiáng)選擇性，形成應(yīng)力改善OOH*結(jié)合能，加快反應(yīng)動力學(xué)。這種Se化策略有助于其他貴金屬調(diào)控2e- ORR反應(yīng)。
Yu, Z., Deng, H., Yao, Q. et al. Selective and durable H2O2 electrosynthesis catalyst in acid by selenization induced straining and phasing. Nat Commun 15, 9346 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53607-5https://www.nature.com/articles/s41467-024-53607-52.Nature Commun：雙磷配體實(shí)現(xiàn)光催化選擇性單氘代氘原子以高選擇性選擇性選擇性摻入小分子對醫(yī)學(xué)和化學(xué)研究具有很高的價(jià)值。但是，由于常用的氫同位素交換策略導(dǎo)致的完全氘化，這仍然具有挑戰(zhàn)性。 有鑒于此，中國科學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所左智偉研究員、上?？萍即髮W(xué)劉偉民教授、四川輕化工大學(xué)楊義教授等報(bào)道一種利用打破C-C鍵的非傳統(tǒng)方式，實(shí)現(xiàn)了光催化選擇性單氘化。1）自由基介導(dǎo)的C-C鍵斷裂和氘原子轉(zhuǎn)移過程，協(xié)同反應(yīng)能夠有效地構(gòu)建芐基CDH，具有高選擇性的單氘化。雙膦酸鹽光催化劑、硫醇催化劑和CH3OD氘代試劑的組合，并且利用光催化的方式，使得該反應(yīng)具有操作簡單的優(yōu)勢。 2）通過一系列光譜實(shí)驗(yàn)闡明了雙膦酸鹽光催化劑的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移過程，確定了一種可以通過后續(xù)親核加成調(diào)節(jié)的特殊的反向電子轉(zhuǎn)移（back electron transfer）過程。Xu, Y., Chen, W., Pu, R. et al. Selective monodeuteration enabled by bisphosphonium catalyzed ring opening processes. Nat Commun 15, 9366 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53728-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-53728-x傳統(tǒng)電解水電解槽需要使用昂貴的膜電極和動力學(xué)緩慢的OER電極反應(yīng)，這導(dǎo)致綠氫的制備價(jià)格非常昂貴，甚至比灰氫的成本更高。有鑒于此，阿德萊德大學(xué)喬世璋教授、鄭堯等報(bào)道開發(fā)了創(chuàng)新型高效率的無膜電解水器件，克服了電解槽的這些缺點(diǎn)。1）這種開發(fā)的電解水體系通過CuxO催化劑，進(jìn)行熱力學(xué)更有優(yōu)勢的尿素氧化反應(yīng)生成N2，替代OER反應(yīng)。這避免H2和O2混合爆炸的危險(xiǎn)，而且能夠避免使用膜結(jié)構(gòu)材料。這種無膜電催化體系實(shí)現(xiàn)了迄今為止各種報(bào)道結(jié)果中最高的H2法拉第效率。2）通過原位光譜表征說明CuxO催化劑具有新型N2Hy中間體的尿素氧化反應(yīng)機(jī)理，因此具有獨(dú)特的N2選擇性和對OER反應(yīng)的惰性。更加重要的是，開發(fā)了工業(yè)量級的無膜電解水器件，耗電量減少至3.78kWh Nm-3，這個(gè)能耗明顯的低于商業(yè)堿性電解水（AWE）器件的5.17kWh Nm-3。通過技術(shù)-經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明，這種無膜設(shè)計(jì)的電解水器件導(dǎo)致制氫的成本降至US$1.81kg-1，成本比灰氫更低，這個(gè)成本達(dá)到了歐委會和美國能源部設(shè)定的目標(biāo)（US$2.00-2.50kg-1）。
xintong gao, pengtang wang, xiaogang sun, mietek Jaroniec, yao zheng, Shizhang Qiao, Membrane-Free Water Electrolysis for Hydrogen Generation with Low Cost, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417987https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024179874.Angew：極性對COF電催化還原合成H2O2的影響調(diào)控催化活性位點(diǎn)的電荷密度，平衡催化活性位點(diǎn)的吸附和反應(yīng)活性對于2e- ORR生成H2O2非常重要。有鑒于此，哈立法大學(xué)Dinesh Shetty、印度理工學(xué)院羅巴爾校區(qū)Tharamani C. Nagaiah等報(bào)道中間體的極性對于COF在電催化還原合成H2O2反應(yīng)的催化反應(yīng)效率和選擇性的影響。1）使用對稱性不同C3配體構(gòu)筑COF，能夠調(diào)控催化活性位點(diǎn)的電荷密度，以苯的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的COF具有比三嗪構(gòu)筑COF更低的極性，并且表現(xiàn)更高的制備H2O2性能，當(dāng)過電勢為0.4V，生成H2O2的選擇性達(dá)到93.1%，法拉第效率達(dá)到90.5%。
2）通過原位電化學(xué)Raman光譜表征以及掃描電化學(xué)顯微（SECM）表征，驗(yàn)證了電催化反應(yīng)生成H2O2，并且研究了不同空間的反應(yīng)情況。這些技術(shù)有助于研究催化劑中局部催化反應(yīng)，表明了骨架的極性對催化反應(yīng)的效果。 Shivangi Mehta, Nada Elmerhi, Sukhjot Kaur, Abdul Khayum Mohammed, Tharamani C. Nagaiah, Dinesh Shetty, Modulating Core Polarity in Metal-free Covalent Organic Frameworks for Selective Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417403https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024174035.Angew：Ag-Cu2O界面中性電催化還原CO2制備乙烯中性條件電催化還原CO2制備多碳（C2+）化合物是一種能夠降低CO2排放的技術(shù)，而且能夠降低碳酸鹽過程所需的能量。但是C-C偶聯(lián)反應(yīng)步驟的動力學(xué)非常緩慢，導(dǎo)致生成單一產(chǎn)物變得非常大的挑戰(zhàn)，尤其是在工業(yè)電流密度時(shí)這個(gè)挑戰(zhàn)更加顯著（>300mA cm-2）。 有鑒于此，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所曹榮、曹敏納、Duanhui Si等報(bào)道開發(fā)了一種Ag-Cu2O界面催化劑，在流動相電催化反應(yīng)過程中，能夠以650mA cm-2電流密度和66%的法拉第效率生成C2H4，對應(yīng)的部分電流密度達(dá)到429.1mA cm-2。1）通過原位Raman光譜表征測試揭示了Ag/Cu2O界面上的Cu+/Cu0具有高*CO覆蓋度，通過理論計(jì)算說明Ag/Cu2O界面有助于生成CO和C-C偶聯(lián)反應(yīng)。
2）這項(xiàng)工作為中性電催化還原CO2制備C2H4提供了經(jīng)驗(yàn)，有助于深入理解雙金屬界面的復(fù)雜作用。 Rong Cao, Zongnan Wei, Wenwen Wang, Tao Shao, Shuaibing Yang, Chang Liu, Duanhui Si, Minna Cao, Constructing Ag/Cu2O interface for efficient neutral CO2 electroreduction to C2H4, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417066https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024170666.Angew：雙功能金屬-有機(jī)框架可協(xié)同增強(qiáng)放療并激活STING以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)效的癌癥放射免疫治療通過環(huán)二核苷酸代謝物激活干擾素基因刺激因子（STING）蛋白是產(chǎn)生抗腫瘤免疫的關(guān)鍵。然而，由于合成的STING激動劑（如4-（5,6-二甲氧基苯并[b]噻吩-2-基）-4-氧丁酸（MSA-2））的藥代動力學(xué)不夠理想，因此其無法在腫瘤中維持STING激活以實(shí)現(xiàn)有效的抗腫瘤反應(yīng)。 有鑒于此，芝加哥大學(xué)林文斌教授和Ralph R. Weichselbaum教授等人設(shè)計(jì)了一種基于Hf6二級構(gòu)建單元（SBUs）和六（4'-羧基[1,1'-聯(lián)苯]-4-基）苯橋接配體、MSA-2共軛的雙功能納米金屬有機(jī)框架（MOF）MOF/MSA-2，并將其用于實(shí)現(xiàn)有效的癌癥放射免疫治療。1）該MOF可通過利用Hf6 SBUs的高Z特性增強(qiáng)X射線輻射的治療效果，并在腫瘤微環(huán)境中引發(fā)強(qiáng)效的免疫刺激。2）研究發(fā)現(xiàn)，MOF/MSA-2可通過持續(xù)激活STING和促進(jìn)腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤和激活等機(jī)制進(jìn)一步增強(qiáng)X射線的放療效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MOF/MSA-2+低劑量X射線照射可誘導(dǎo)強(qiáng)烈的STING激活和實(shí)現(xiàn)有效的腫瘤消退；當(dāng)與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合使用時(shí)，MOF/MSA-2能夠通過全身免疫激活有效抑制原發(fā)腫瘤和遠(yuǎn)端腫瘤。 Chaoyu Wang. et al. Bifunctional Metal-Organic Framework Synergistically Enhances Radiotherapy and Activates STING for Potent Cancer Radio-Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202417027https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024170277.AM：Ni摻雜Cu納米線電催化還原CO合成乙醇乙醇是具有前景的能源，能夠通過可逆的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。目前CO2/CO電化學(xué)合成乙醇的方法面臨著競爭性生成乙烯的競爭反應(yīng)。有鑒于此，南京大學(xué)朱嘉教授、東南大學(xué)王金蘭教授等報(bào)道晶面選擇性金屬摻雜策略能夠調(diào)控CO電催化還原反應(yīng)路徑，增強(qiáng)乙醇產(chǎn)物的選擇性。1）理論計(jì)算結(jié)果說明Ni摻雜的Cu(100)晶面能夠促進(jìn)水分子解離生成吸附氫，促進(jìn)關(guān)鍵C2中間體（*CHCOH）選擇性電化學(xué)加氫生成乙醇而不是乙烯。2）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Ni摻雜的Cu{100}晶面納米線能夠?qū)崿F(xiàn)56%的乙醇選擇性，乙醇/乙烯選擇性達(dá)到2.7，達(dá)到?jīng)]有摻雜的Cu的4倍和15倍。原位光譜表征結(jié)果驗(yàn)證說明Ni摻雜的Cu納米線能夠改變界面水分子的活性，因此調(diào)控C2產(chǎn)物選擇性。通過進(jìn)一步的電極工程，使用Ni摻雜Cu納米線催化劑構(gòu)成了膜電解槽，以2.7V的電池電壓和300mA cm-2電流密度和50 %的法拉第效率生成乙醇，穩(wěn)定工作時(shí)間達(dá)到300h。Xing Zhang, Chongyi Ling, Siyun Ren, Hanchen Xi, Liyao Ji, Jinlan Wang, Jia Zhu, Nickel‐Doped Facet‐Selective Copper Nanowires for Activating CO‐to‐Ethanol Electrosynthesis, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202413111https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024131118.上海交大&上海理工AM：生物靈感啟發(fā)的太陽能空氣集水材料基于吸附方式收集大氣水分（SAWH, Sorption-based atmospheric water harvesting）是干旱地區(qū)供水具有前景的技術(shù)，但是目前改善SAWH的效率非常困難，這是因?yàn)樗诿摳竭^程中通常需要多個(gè)相變過程，包括水蒸氣-水脫附（解吸附-冷凝）。有鑒于此，上海交通大學(xué)王如竹教授、上海理工大學(xué)王世革教授、王佳韻副教授等報(bào)道基于鐵蘭(Tillandsia)植物，開發(fā)了一種具有超吸水性（ultrahygroscopic）的水凝膠納米纖維，將聚N-異丙基丙烯酰胺、聚N-二甲基乙酰胺、碳納米管組成，并且浸漬LiCl。隨著溫度升高，納米纖維膜的疏水性增強(qiáng)，因此能夠促進(jìn)水分子從水凝膠中分離。1）PCP@LiCl在25 ℃和相對濕度在15-20%區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)了獨(dú)特的動力學(xué)，在2 h內(nèi)達(dá)到吸附飽和，5min太陽光照射下形成液態(tài)。
2）通過全球范圍建模，驗(yàn)證這種PCP@LiCl在干旱區(qū)域和半干旱區(qū)域的應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究為開發(fā)高性能的太陽能大氣集水材料提供幫助。Jiayun Wang, Wenjun Ying, Bowen Lin, Chunfeng Li, Chaohe Deng, Hua Zhang, Shige Wang, Ruzhu Wang, Tillandsia-Inspired Ultra-Efficient Thermo-Responsive Hygroscopic Nanofibers for Solar-Driven Atmospheric Water Harvesting, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202408977https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408977
