1.中科大JACS：在酞菁鈷COF中調節活性位點附近電場增強光催化CO2還原局部電場（LEF）在催化過程中起著重要作用；但是，精確構建和調控活性位點周圍的電場微環境仍然是一個巨大的挑戰。有鑒于此，中國科學技術大學江海龍教授、孟征教授等報道開發了一種超分子策略調控LEF，這種調控策略通過將大環18-冠-6（18C6）分子引入含酞菁鈷（CoPc）的COF。利用18C6和鉀離子（K+）之間的超分子相互作用，可以在CoPc周圍增強K+的局部濃度，在Co催化活性位點附近產生LEF微環境。1）這種超分子體系產生LEF的COF在光催化CO2還原反應（CO2RR）的催化活性實現高達7.79 mmol mmolCo-1 h-1，比沒有18C6的對照COF相比性能提高180 %。通過使用不同的抗衡離子調節鉀鹽，能夠充分的利用K+@18C6相互作用，實現對LEF效應的微調。2）原位光譜和DFT理論計算表明，K+與18C6之間的結合能夠產生一個正電場，因此對CO2RR反應涉及的關鍵中間體*COOH穩定，通過鹵素離子介導K+@18C6相互作用和氫鍵相互作用來調節，從而在不同程度上提高CO2RR催化性能。 Yi Zhang, Xinyu Guan, Zheng Meng*, and Hai-Long Jiang*, Supramolecularly Built Local Electric Field Microenvironment around Cobalt Phthalocyanine in Covalent Organic Frameworks for Enhanced Photocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c16538https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c165382.湘潭大學JACS：BN共摻石墨烯不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇開發具有優異活性和穩定性的全固態受阻路易斯酸堿對（FLPs）無金屬加氫催化劑仍然是一項重大挑戰。有鑒于此，湘潭大學劉平樂教授、呂揚副教授等報道通過在還原氧化石墨烯表面制造碳缺陷和雜原子摻雜的策略，制備了B、N共摻雜的FLPs催化劑（De-rGO-NxBy），并將其應用于α,β-不飽和醛選擇性加氫制備不飽和醇的反應中。 1）研究發現，以雙氰胺和偏硼酸作為氮源和硼源，能夠在還原氧化石墨烯表面構建富電子的吡啶氮（Lewis堿）和相鄰的缺電子B-N（Lewis酸）位點，從而形成FLPs位點。更重要的是，構建的碳缺陷有助于吡啶氮/B-N FLPs位點的形成，提高催化加氫活性和對不飽和醇的選擇性。原位DRIFT和DFT計算表明，吡啶氮/B-N FLPs位點能夠高效活化醛的C=O鍵和氫氣分子，H-H鍵的解離能僅為0.53 eV。該催化劑在以環己醇及其衍生物為氫源的轉移加氫反應中也表現出優異的催化性能。2）這項研究為全固態FLPs無金屬催化劑的設計與制備提供了新思路，推動了綠色合成不飽和醇的發展。 Linhao Zhong, Xiaoqing Liao, Huaquan Huang, Haishuai Cui, Jinmei Huang, He’an Luo, Yong Pei, Yang Lv*, and Pingle Liu*, B, N Codoped Defective Reduced Graphene Oxide as a Highly Efficient Frustrated Lewis Pairs Catalyst for the Selective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes to Unsaturated Alcohols, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c17103https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c171033.大連理工大學JACS：POCOP配體Mo催化活化N2通過過渡金屬配合物活化N2已成為溫和條件下固定N2的有力策略。過渡金屬配合物對N2的轉化包括解離和締合兩個主要的途徑。N2在兩個金屬位點之間的均裂是解離活化N2的關鍵步驟，這種方法被人們是制備末端金屬氮化物的有效方法，而末端金屬氮化物是兩條路線的關鍵中間體。因此，N2裂解的條件受到人們的廣泛關注。 有鑒于此，大連理工大學廖騫等研究了N2在POCOP鉗形配體配位的Mo反應性，并分離和表征了許多新的N2相關中間體，包括 [(POCOPCy)MoI]2(μ-N2) (2Cy), (POCOPCy)Mo(N)(μ-N)MoI (5Cy), {[(POCOPCy)Mo(N2)2]2(μ-N2)}[Na(crypt-222)] (6Cy-crypt), [(POCOPCy)Mo(N2)2(μ-N2)Mo(N)]Na (8Cy)。1）從實驗和理論研究金屬中心的氧化態、π電子、反應條件對催化劑對N2反應性的影響。2）發現了調控N2活化途徑的一些基本認識：沒有配體反式轉移到橋接N2的N2橋接Mo二聚體是切斷N2分子的優選結構；在{MoNNMo}結構，關鍵是足夠的電子轉移到σ-σ*-σ相關軌道是關鍵；加熱或電子的激發有利于通過解離途徑活化N2。 Guoqiang Zhang, Qijun Li, Xinchao Wang, Li Jin, and Qian Liao*, Diverse Behaviors of N2 on Mo Centers Bearing POCOP-Pincer Ligands and the Role of π-Electron Configuration in Regulating the Pathway of N2 Activation, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c16240https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c162404.JACS：高效胞質遞送單鏈聚合人工酶以實現細胞內催化和化學動力學治療設計人工酶用于體內催化目前仍面臨生物大分子污染、生物分布差和底物相互作用不足等嚴峻挑戰。有鑒于此，復旦大學聶志鴻教授、清華大學楊振忠教授和沈陽醫學院柳云恩教授開發了帶有Cu/N-雜環碳烯活性位點（SCNP-Cu）的單鏈聚合物納米顆粒，其可作為過氧化物酶模擬物實現體內催化和化學動力學治療（CDT）。 1）與基于未折疊線性聚合物支架和多鏈交聯支架的酶模擬物相比，SCNP-Cu可在體內外表現出更好的腫瘤積累和CDT效率。具有蛋白樣大小的SCNP支架可促進被動擴散，而其表面的正電荷則能夠實現主動的轉胞吞作用，以深入滲透腫瘤，并在腫瘤部位積累。研究發現，SCNP支架的亞分子區室可有效保護活性位點免受蛋白質結合，從而能夠為生命系統內的催化過程提供“更清潔”的微環境。2）實驗結果表明，SCNP-Cu的折疊結構有利于其實現胞質遞送和胞質內的自由擴散，確保能夠與內源性H2O2發生有效接觸，以原位產生有毒的羥基自由基（·OH），破壞細胞內靶標（如脂質，核酸）。綜上所述，該研究構建的多功能SCNP基納米平臺能夠為開發用于體內催化的人工酶提供一個新的方法。Di Zheng. et al. Efficient Cytosolic Delivery of Single-Chain Polymeric Artificial Enzymes for Intracellular Catalysis and Chemo-Dynamic Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c14264https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c142645.中國農大Nature Commun：生物質水熱液化合成綠色煤炭和潤滑劑通過水熱液化（HTL）反應從生物質中提取生物原料（Biocrude）能夠作為可持續性的石油化工替代品，用于獲得能源和生物化學品。將生物原料進行升級轉化不可避免的面臨著權衡，因為通過加氫處理需要消耗大量的氫氣，但是不通過氫氣處理則產生大量的固體殘渣。有鑒于此，中國農業大學劉志丹教授等報道一種非氫化的加工處理的概念性方法，這種方法能夠同時合成綠煤（green coal）和生物潤滑劑（bio-lubricant），實現了優異的接近完全的增值化（~90%）。1）這種方法獲得的綠煤比商業煤品相比具有更高的熱值，更低的燃料比和更低的灰分含量。得到的真空蒸餾物的粘度達到潤滑油的粘度的水平。2）一項生命周期評估（life cycle assessment）證實，與傳統的加氫生物煉制方法相比，開發的這種模式的溫室氣體排放減少28%，能源投入減少35%。這種方法為環保、安全、方便的模式從巨大的生物廢品進行生物原油精煉提供了一種有助于實現碳中和社會的路線。 Cao, M., E, R., Yuan, C. et al. Green coal and lubricant via hydrogen-free hydrothermal liquefaction of biomass. Nat Commun 16, 722 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56037-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-025-56037-z6.Nature Commun：鎳基金屬有機骨架的原位重組用于光催化 CO2 加氫隨著全球對可持續能源的需求不斷增加，探索新型高效實用的光催化劑仍然是研究和工業的迫切需要。特別是，金屬有機骨架已被證明有助于碳循環的各個階段，從二氧化碳捕獲到其轉化。在此，多倫多大學Geoffrey A. Ozin，Mohamad Hmadeh，Abdelaziz Gouda，Mohini Sain報道了三種同結構、鎳基金屬有機骨架的光甲烷化活性，這些骨架結合了額外的鈮、鐵和鋁位點，在之前的報告中展示了從稀薄空氣中捕獲二氧化碳的卓越能力。 1）研究人員發現，鈮骨架表現出最高的性能，在 180 °C 至 240 °C 之間，CO2 到 CH4 的轉化率約為 750-7500 μmol*gcatalyst-1 *h-1，在光照和大氣壓下可實現 97% 的選擇性。2）催化前后對該框架的深入表征揭示了原位重組過程的發生，而活性表面物質是在光催化條件下形成的，從而為開發高效的 CO2 轉化光催化劑提供了全面的結構-性能相關性。Gouda, A., Hannouche, K., Mohan, A. et al. In-situ restructuring of Ni-based metal organic frameworks for photocatalytic CO2 hydrogenation. Nat Commun 16, 695 (2025).DOI：10.1038/s41467-025-55891-1https://doi.org/10.1038/s41467-025-55891-17.Nature Commun：在原子定制的網狀氣固界面上甲烷連續光氧化為甲醇在陽光下，利用由空氣和水原位合成的過氧化氫 (H2O2) 對甲烷 (CH4) 進行光氧化，為生產綠色甲醇并儲存間歇性太陽能提供了一種有吸引力的途徑。然而，在常用的水相系統中，由于 CH4 氣體和 H2O2 中間體在淹沒界面處的可用性極低，光催化效率受到嚴重限制。在這里，河北大學葉金花，郝宇晨，北京理工大學王博等人報道了一種原子修飾的金屬有機骨架 (MOF) 膜納米反應器，該反應器在網狀開放框架中的氣固界面處促進 CH4 直接光氧化為甲醇。1）研究表明，MOF 節點上共定位的單原子鈀和鐵之間的多米諾骨牌協同作用能夠在沒有液態水的情況下高效生成和原位利用 H2O2，從而避免 H2O2 稀釋。同時，通過太陽能驅動的界面水管理優化的“可呼吸”MOF 膜提供了高通量通道，以促進有效的氣體擴散和快速的甲醇解吸和轉移。 2）結果，研究人員證明了 0.25 M 甲醇以統一選擇性進行超過 210 小時的連續光合作用，實現了14.4 mmol/h/g的高甲醇生產率。
Hao, Y., Chen, L., Liu, H. et al. Continuous photo-oxidation of methane to methanol at an atomically tailored reticular gas-solid interface. Nat Commun 16, 747 (2025).DOI：10.1038/s41467-025-56180-7https://doi.org/10.1038/s41467-025-56180-78.西北大學&中科大&新加坡國立Adv Mater：Mo1Cu單原子合金安培量級電催化還原CO2制備C2+將二氧化碳電化學還原為有附加值的多碳C2+產物，為可再生能源存儲和二氧化碳利用提供了一條極具吸引力的途徑，但要在工業級電流密度下實現高C2+選擇性仍頗具挑戰。 有鑒于此，西北大學屈云騰教授、王一助理研究員、冷坤岳博士、新加坡國立大學Yafei Zhao、中國科學技術大學Xiao Han等報道一種Mo1Cu單原子合金（SAA）催化劑，該催化劑在0.80 A cm-2的電流密度下，C2+法拉第效率高達86.4 %。此外，Mo1Cu上的C2+部分電流密度達到1.33 A cm-2，法拉第效率超過74.3 %。1）原位光譜結合DFT理論計算的結果表明，制備的Mo1Cu SAA催化劑可通過多活性位點協同作用實現原子尺度的級聯催化。引入的Mo位點促進H2O分子解離生成活性H，同時，遠離Mo原子的Cu位點（Cu0）是二氧化碳活化生成CO的活性位點。CO和H被Mo原子附近相鄰的Cu位點（Cu&+）捕獲，從而加快CO轉化和C-C偶聯反應。2）這項研究成果有助于設計原子尺度的串聯電催化劑，促進高轉化率的CO2轉化為多碳產物。 Chenghao Jin, Yue Lin, Yanan Wang, Jingbo Shi, Ren Li, Yijiang Liu, Zongye Yue, Kunyue Leng, Yafei Zhao, Yi Wang, Xiao Han, Yunteng Qu, Engineering Atom-Scale Cascade Catalysis via Multi-Active Site Collaboration for Ampere-Level CO2 Electroreduction to C2+ Products, Adv. Mater. 2025DOI: 10.1002/adma.202412658https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412658
