1. Nature Review Chemistry：认识反应的最佳催化剂
作为重要的催化反应，多相催化提供了社会发展所需的重要材料，因此，其不断需要改进催化剂。近日，卡迪夫大学Graham J. Hutchings对认识反应的最佳催化剂进行了综述研究。1) 新催化剂需要在不同条件下进行测试，这使得科研工作者很难确定最佳催化剂。作者报道了基于动力学控制下的所有反应数据集来确定最佳催化剂的一般方法，并计算一组关键性能指标（KPI），以及将这些KPI标准化以考虑反应条件的变化。2)作者通过标准化KPI的曲线图，使用两个案例研究来证明最佳催化剂：（i）乙炔氢氯化反应，这是目前氯乙烯合成中的重要反应，以及（ii）在水中使用O2将甲烷选择性氧化成甲醇，而这一反应在最近学术研究中引起了极大关注。
Anna Lazaridou, et al. Recognizing the best catalyst for a reaction. Nature Review Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41570-023-00470-5https://doi.org/10.1038/s41570-023-00470-5
2. Nat. Rev. Mater.：配体保护的贵金属纳米团簇
配体保护的贵金属纳米团簇，通常称为“单层配体保护金属团簇”(MPCs)，其无机金属内核由有机配体分子层稳定。无机内核金属的选择决定了团簇的物理性质，例如电子、光学和磁性，而有机配体壳决定了它们在周围环境中的溶解度和功能。原则上MPCs可以实现原子级精确控制，是可调控的纳米材料，因此目前它们正引起广泛关注。近日，于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen等概述了成功开发可调MPCs的关键因素，并阐述了原子级别表征如何实现更准确的结构-性能相关性，推动了迭代循环的开展。1）作者讨论了MPCs的独特特性，这些特性使其成为不同领域应用的理想纳米材料，包括催化和生物应用，如生物成像、传感和靶向药物输送。2）作者重点强调了理解这些原子级精确纳米材料需要计算模拟和实验表征之间紧密联系的重要性，这为迭代功能化和调整以实现特定应用开启了独特的可能性。
María Francisca Matus, et al. Understanding ligand-protected noble metal nanoclusters at work. Nat. Rev. Mater., 2023DOI: 10.1038/s41578-023-00537-1 https://www.nature.com/articles/s41578-023-00537-1
3. JACS：具有双重模拟酶活性的富缺陷玻璃状IrTe2用于声光协同增强的肿瘤治疗
恶性肿瘤的复杂性、多样性和异质性会给抗肿瘤治疗带来巨大的挑战。开发基于纳米药物的协同治疗策略有望能够显著增强抗肿瘤效果。有鉴于此，中科院长春应化所张洪杰院士和冯婧研究员创新性地制备了一种富含缺陷的玻璃状IrTe2 (G-IrTe2)，其具有较弱的Ir−Te键强度，可用于实现协同的声动力治疗(SDT)、化学动力治疗(CDT)和温和光热治疗(PTT)。1）G-IrTe2声敏剂能够在超声(US)刺激下表现出优异的活性氧(ROS)产生性能。此外，G-IrTe2的类过氧化氢酶(CAT)活性可以产生丰富的氧气，以增强SDT效应。理论计算结果表明，US刺激会使非晶态IrTe2中的不规则Ir−Te键断裂，释放自由电子与氧结合，以形成单线态氧(1O2)。2）与此同时，具有类过氧化物酶(POD)活性的G-IrTe2也能催化内源性H2O2产生更多的ROS以用于化学动力学治疗(CDT)，进而更好地消融肿瘤。此外，声/化学动力学过程所产生的ROS也会引起线粒体功能障碍，进一步引起热休克蛋白(HSP)表达下调，使得温和PTT的效率最大化。实验结果表明，这种具有丰富缺陷的玻璃状IrTe2可以实现显著的肿瘤协同治疗效果。综上所述，该研究能够为拓展无机玻璃状纳米材料在增强肿瘤治疗中的应用提供新的研究思路。
Ding Wen. et al. Defect-Rich Glassy IrTe2 with Dual Enzyme-Mimic Activities for Sono-Photosynergistic-Enhanced Oncotherapy. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.2c09967https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09967
4. JACS：PtCo合金催化氨硼烷分解
氨硼烷是一种具有前景的化学储氢材料，但是通过氨硼烷分解和价格合适的稳定催化剂催化氨硼烷分解制氢仍具有非常大的困难和挑战。有鉴于此，苏州大学鲍晓光，Qiming Sun、吉林大学于吉红院士等报道通过逐步还原反应方法在各种金属氧化物基底上合成一系列双金属催化剂，这些双金属催化剂具有尺寸小和分散性好的优势。与其他非贵金属物种相比，当含有Co的催化剂物种能够显著的改善贵金属（Pt, Rh, Ru, Pd）的氢解催化活性。1）比例为Pt0.1%Co3%/TiO2催化剂表现优异的制氢催化活性，298 K的TOF达到2250 molH2 molPt–1 min–1，这个TOF数值分别达到单金属Pt/TiO2的10倍，达到市售Pt/C催化剂的15倍。2）比例为Pt0.25%Co3%/TiO2的代表性催化剂具有优异的催化稳定性，室温TON达到创纪录的215236。由于这种优异的催化活性、稳定性、低价格优势，为化学储氢的发展和应用创造机会。
Yali Meng, et al, Cobalt-Promoted Noble-Metal Catalysts for Efficient Hydrogen Generation from Ammonia Borane Hydrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c00047https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00047
5. EES: MEA电解槽中Ni-N-C催化剂上碳高效CO2电解的酸性微环境
通过CO2电解可以利用可再生电力将CO2转化有价值的燃料和化学品，其在实际应用中具有极大应用前景。然而，由于碱性和中性电解质中的严重碳损失，使其能源效率和碳效率低下。近日，中国科学院包信和院士、Wang Guoxiong、Gao Dunfeng报道了MEA电解槽中Ni-N-C催化剂上碳高效CO2电解的酸性微环境。1) 作者提出了一种使用零间隙酸性膜电极组件电解槽的碳高效CO2电解策略，即在Ni-N-C催化剂的微环境（例如H+/K+和CO2的局部浓度）中，通过优化阳极电解液组成（pH，K+）和输入CO2压力来进行调节。在最佳条件下，Ni-N-C催化剂上的酸性CO2电解在500mA cm−2的总电流密度下达到95%的CO法拉第效率，并且具有高达13mL min−1的CO生成速率。2) 与碱性CO2电解相比，在pH=0.5时，CO合成的能量效率为45%，在300mA cm−2时，CO2损失减少86%。密度泛函理论计算表明，H+和K+共存的稳定初始*CO2中间体中起着至关重要的作用，从而增强了CO的形成。
Li Hefei, et al. Tailoring acidic microenvironments for carbon-efficient CO2 electrolysis over Ni-N-C catalyst in a membrane electrode assembly electrolyzer. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03482D
6. EES: 碱性阳离子如何影响膜电极组件电解槽中的盐沉淀和CO2电解性能
膜电极组件（MEA）电解槽中的电催化CO2还原是以商业生产碳中和化学品和燃料的一种极具潜力的方法。然而，由于MEA中的阴极水淹和盐沉淀问题，使其稳定性差成为该技术商业化的重大挑战。近日，丹麦技术大学Brian Seger研究了碱性阳离子如何影响膜电极组件电解槽中的盐沉淀和CO2电解性能。1) 作者使用广角X射线散射（WAXS）证明了盐沉淀的形成过程，并发现其随碱阳离子的变化而变化。作者还通过使用在线气相色谱仪测量阳极和阴极产物，并将沉淀物的形成与CO2还原反应（CO2RR）和析氢反应（HER）选择性相关联。作者发现，低溶解度盐可以在催化剂层上快速沉淀，并限制CO2进入催化剂，从而增强HER。2) 尽管边际溶解盐具有盐沉淀和溶解之间的振荡趋势，但使用高可溶性Cs盐可防止盐沉淀并缓解气体扩散层水淹。此外，稀释阳极电解液中的阳离子浓度显著减少了盐沉淀，并提高了CO2RR产物的选择性。
Sahil Garg, et al. How alkali cations affect salt precipitation and CO2 electrolysis performance in membrane electrode assembly electrolyzers. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03725D
7. EES: GaSb掺杂促进n型PbS中导带会聚并改善热电性能
P型铅硫族化物具有优异的热电性能，因为它们具有几个价带的能量会聚。然而，尽管它们存在两个导带，但由于它们之间的巨大能量差异，使得有关n型对应物导带（CB）会聚的报道比较稀少。近日，福州大学Luo Zhongzhen、西北大学Mercouri G. Kanatzidis利用GaSb掺杂促进n型PbS中导带会聚并改善热电性能。1) PbS由于其含量丰富和成本低廉，是铅硫族化物中极具潜力的材料。作者发现引入的GaSb可以成功地掺杂到PbS基质，其中Ga和Sb原子占据其岩盐结构中的Pb位置。GaSb掺杂导致n型PbS的导带会聚和有效态质量密度增大。2) 该效应产生软声子模式和点缺陷散射引起的优异功率因数和降低晶格热导率。因此，其平均功率因数PFavg约为20.4 Wcm−1K−2，并且在400 K至923 K的温度范围内具有约0.84的品质因数ZTavg，这高于任何n型和p型PbS基热电材料。
Chen Zixuan, et al. GaSb Doping Facilitates Conduction Band Convergence and Improves Thermoelectric Performance in n-type PbS. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00183K
8. Angew：用于高性能钙钛矿光伏的功能性离子液体聚合物稳定剂
迄今为止，钙钛矿前体油墨、薄膜、器件结构和相互依赖性引起的与稳定性相关的问题仍未得到充分探索。在此，苏州大学李永舫院士，Yaowen Li设计了一种离子液体聚合物（聚[Se-MI][BF4]），包含羰基 (C=O)、硒 (Se+) 和四氟硼酸 (BF4-) 离子等功能部分，以稳定整个装置制造过程。1）C=O 和Se+可以与铅和碘 (I-) 离子配位，使多卤化铅胶体和钙钛矿前体墨水的成分稳定两个多月。2）锚定在晶界上的Se+和BF4-钝化的缺陷有效地抑制了I-在钙钛矿薄膜中的离解和迁移。3）受益于 poly[Se-MI][BF4] 的协同效应，0.062-cm2 器件和 15.39-cm2 模块分别表现出 25.10% 和 20.85% 的高效率。这些设备在运行 2200 小时后仍保持其初始效率的 90% 以上。
Yunxiu Shen, et al, Functional Ionic Liquid Polymer Stabilizer for High-Performance Perovskite Photovoltaics, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300690DOI: 10.1002/anie.202300690https://doi.org/10.1002/anie.202300690
9. Angew：肽介导的水相合成NIR-II发射型Ag2S量子点用于快速光催化细菌消毒
环境中的病原微生物是全球人类健康面临的一项巨大威胁，因此迫切需要开发具有快速有效的抗菌性能的消毒方法。有鉴于此，南京大学赵劲教授、魏炜教授和南京鼓楼医院邱旭升博士通过引入一种仿生型银结合肽AgBP2，开发了一种易于合成的生物相容型Ag2S量子点。1）AgBP2覆盖的Ag2S量子点在近红外二区(NIR-II)具有良好的荧光发射性能，并且能够在水相中保持物理稳定性和光稳定性。在808 nm近红外激光照射下，AgBP2-Ag2S量子点不仅可以作为光热试剂以实现近红外光热转换，还可以作为光催化剂产生活性氧(ROS)。2）实验构建的AgBP2-Ag2S量子点能够在近红外光照射25 min内对大肠杆菌产生高达99.06%的消毒效果，这一出色的抗菌性能可归因于光催化和热疗过程中产生的光生ROS的协同作用。综上所述，该研究工作开发了一种有效的细菌消毒策略。
Peiqing Sun. et al. Peptide-mediated Aqueous Synthesis of NIR-II Emitting Ag2S Quantum Dots for Rapid Photocatalytic Bacteria Disinfection. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202300085https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300085
10. Angew：使用低熔点金属盐前体的金属有机骨架的离子热合成
金属有机框架 (MOF) 是由有机连接体和无机节点构成的多孔结晶材料，在化学分离、催化和药物输送方面具有无数潜在应用。应用 MOF 的一个主要障碍是它们的可扩展性差，因为大多数框架是在高度稀释的溶剂热条件下使用有毒有机溶剂制备的。在此，康奈尔大学Phillip J. Milner报道了将一系列接头与低熔点金属卤化物（水合物）盐结合可直接产生高质量的 MOF，而无需添加溶剂。1）在离子热条件下制备的框架具有与传统溶剂热条件下制备的框架相当的孔隙率。2）研究人员报道了两种不能在溶剂热条件下直接制备的框架的离子热合成。总体而言，这种友好方法应广泛适用于稳定金属有机材料的发现和合成。
Tyler J. Azbell, et al, Ionothermal Synthesis of Metal-Organic Frameworks Using Low-Melting Metal Salt Precursors, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218252DOI: 10.1002/anie.202218252https://doi.org/10.1002/anie.202218252
11. Angew：LDH 模板触发了用于酸升级的高紧凑的MIL53 金属有机框架膜的形成
高度紧凑的金属有机骨架 (MOF) 膜为应对具有工业影响的具有挑战性的分离场景提供了希望。近日，中科院大连化物所杨维慎研究员，Yujie Ban以氧化铝载体为模板的连续层状双氢氧化物 (LDH) 纳米薄片触发化学自转化为 MIL53 膜，大约 8 个六方晶格 (LDH) 交换 1 个正交晶格 (MIL-53)。1）通过牺牲模板，动态调节氧化铝载体中铝营养素的可用性，从而产生协同作用以生产具有高度紧凑结构的膜。2）该膜可分别从甲酸和乙酸溶液中实现几乎完全的脱水，并在连续渗透蒸发 200 小时以上保持稳定。这是将纯 MOF 膜直接应用于这种腐蚀性化学环境（最低 pH 值 0.81）。与传统蒸馏法相比，能源消耗节省高达77%。
Yuecheng Wang, et al, A LDH Template Triggers the Formation of a Highly Compact MIL-53 Metal-Organic Framework Membrane for Acid Upgrading, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202302181DOI: 10.1002/anie.202302181https://doi.org/10.1002/anie.20230218112. AFM：基于晶界离子测热效应的高性能宽谱太赫兹光电探测器室温辐射热计具有结构简单、成本低、功耗低等优良性能，是红外、太赫兹成像和通信领域的理想应用。在辐射热计中载流子的浓度和迁移率对温度的敏感性使得光信号转换为电信号成为可能。大多数辐射热计的性能研究集中在吸光度、与环境的热交换和电子-声子碰撞。尽管在测辐射热计上付出了巨大的努力，但晶界(GBs)对测辐射热计的重要性尚未作为增强测辐射热计效果的实际因素进行研究。近日，天津大学精仪学院姚建铨院士通过在微纳尺度深入研究离子-测辐射热效应的关键作用，追踪离子迁移的动态过程，首次提出离子-测辐射热效应，构建了（首个）室温高性能离子测辐射热探测器。1）深入研究了：晶界处的I-离子受光热激发后，富集到电极/钙钛矿界面，产生自发极化电场的过程。我们称其为离子测辐射热效应；2）利用该过程，提出并构建了（首个）离子测辐射热探测器，能够实现宽谱（红外-太赫兹）的光热电压响应，灵敏度达75.3kV/W@1064nm，2.3kV/W@0.22THz。
Mengyao Li, Hang Xu, et al, Ion-Bolometric Effect in Grain Boundaries Enabled High Photovoltage Response for NIR to Terahertz Photodetection. Adv. Funct. Mater. 2023, 2213970.DOI: 10.1002/adfm.202213970https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202213970
