1.JACS：在单一催化剂床上实现高选择性轻质烯烃和对二甲苯生产通过新颖的反应过程和择形催化策略实现多种高附加值的化学品生产是实现高效低碳催化过程的关键。近日，中国科学院大连化学物理研究所魏迎旭研究员，刘中民院士等人开发了甲醇−甲苯共反应系统，并采用反应路径引导和择形催化相结合的控制策略，在单一催化剂床层上成功地生产了低碳烯烃和对二甲苯。此外，共进料甲苯还提供了活性和流动的芳烃油藏物种，这些物种改变了HZSM-5上甲醇反应复杂网络中的主导反应路径，促进了乙烯的生成。1）研究人员首次采用实验和理论相结合的方法直接捕获和鉴定了关键反应中间体亚甲基环二烯。这有助于提出主要生成乙烯的催化循环，更重要的是，丰富了甲醇制烃(MTH)化学和油气成藏机制。2）0.4HZSM-5@S-1-CLD是由Silicalite-1外延生长和硅烷化方法改性的优化的HZSM-5催化剂，在保持良好的反应活性的同时，实现了低碳烯烃(特别是乙烯)和对二甲苯的高选择性生产。这种高效的共反应路线对合成聚烯烃和聚酯工业的原料具有重要的指导意义。 该组合控制策略的建立为复杂催化过程中多目标化学品的联合生产提供了一个模型。Yimo Wu, et al, Combined Strategies Enable Highly Selective Light Olefins and paraXylene Production on Single Catalyst Bed, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.3c120872.JACS：用于可扩展有机光伏电池的经济高效的阴极中间层材料有机光伏（OPV）电池在实验室规模上取得了显著成功。然而，缺乏大规模生产的正极中间层材料仍然限制了其实际应用。近日，中科院化学所崔勇，侯剑辉研究员等人通过在萘二酰亚胺（NDI）的2,6位上取代不同的共轭单元，设计并合成了三种CIL材料。1）研究发现这些单元可以显着影响自掺杂效应和功函数（WF）修改能力。NDI-Ph在OPV电池中显示出狭窄的耗尽区，这归因于适当的WF和强自掺杂效应，从而改善了电荷提取和电荷传输特性。2）基于NDI-Ph的优化OPV电池获得了19.1%的PCE。NDI-Ph以100 g规模合成，由于其简单的后处理和具有成本效益的原材料，成本较低，为1.96 $ g−1。自掺杂效应使NDI-Ph表现出优异的厚度不敏感性，使其能够在100 nm的膜厚下维持高PCE，从而适合高速镀膜加工。在不同的刮刀涂布速度和溶液浓度下，基于NDI-Ph的OPV电池可以保持高效率。最后，23.6 cm2模块（21.9 cm2有效面积）提供了15.8%的出色PCEactive。Yue Yu, et al, Cost-Effective Cathode Interlayer Material for Scalable Organic Photovoltaic Cells, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.4c011393.Nature Commun.：光氧化引发碳纳米点的超长余辉获得具有长发射波长、耐用寿命和良好水溶性的生物相容性余辉材料仍然是一个挑战。在此，郑州大学单崇新教授，娄庆等人开发了一种光氧化策略来构建近红外余辉碳纳米点，其超长寿命长达5.9小时，可与众所周知的稀土或有机长余辉发光材料相媲美。1）有趣的是，从水溶液中的碳纳米点系统观察到尺寸依赖性余辉寿命从 3.4 小时变化到 5.9 小时。通过结构/超快动力学分析和密度泛函理论模拟，我们揭示了碳纳米点的持久发光是由光氧化诱导的二氧杂环丁烷中间体激活的，该中间体可以通过纳米颗粒的空间位阻效应缓慢释放能量并将其转化为发光。2）凭借持续的近红外发光，可以实现 20 毫米的组织穿透深度。得益于碳纳米点的高信背景比、生物安全性和癌症特异性靶向能力，超长余辉引导手术已成功在小鼠模型上进行，准确切除肿瘤组织，展示了潜在的临床应用。这些结果可能有助于开发用于精准肿瘤切除的长效发光材料。 Zheng, GS., Shen, CL., Niu, CY. et al. Photooxidation triggered ultralong afterglow in carbon nanodots. Nat Commun 15, 2365 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-46668-z4.Nature Commun：利用高溶质通量普遍生长钙钛矿薄单晶实现灵敏的自驱动 X 射线检测金属卤化物钙钛矿薄单晶具有高效的载流子收集和传输能力，非常适合辐射探测器，但它们以通用的、良好控制的方式生长仍然具有挑战性。在这里，华东理工大学侯宇，杨双等人揭示了传质是钙钛矿薄单晶溶液生长过程中的主要限制因素之一。开发了一种通过使用高溶质通量系统来克服合成限制的通用方法，其中通过抑制单体聚集将质量扩散系数从1.7×10–10提高到5.4×10–10 m2 s–1。 1）该方法的通用性通过在40–90 °C下合成29种钙钛矿薄单晶得到验证，生长速度高达27.2 μm min–1。2）生长的钙钛矿单晶在不施加偏压的情况下具有1.74×105 µC Gy−1 cm−2的高X射线灵敏度。关于有限传质和高通量结晶的发现对于推进钙钛矿薄单晶的制备和应用至关重要。 Liu, D., Zheng, Y., Sui, X.Y. et al. Universal growth of perovskite thin monocrystals from high solute flux for sensitive self-driven X-ray detection. Nat Commun 15, 2390 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46712-y5.Nature Commun.：单个离子从盐界面的受控溶解单原子离子和水分子之间的相互作用是理解复杂多原子离子的水合和离子过程的基础。最简单且完善的离子相关反应之一是盐在水中的溶解，这是一个需要增加熵的吸热过程。迄今为止，科学家们已经做出了广泛的努力；然而，大多数单离子水平的研究仅限于理论方法。在这里，蔚山科学技术院Hyung-Joon Shin，Feng Ding等人通过在氯化钠膜的欠配位位点操纵单个水分子来演示盐溶解过程。1）以受控方式操纵分子使研究人员能够了解离子-水相互作用以及 NaCl 界面处水分子的动力学，这些相互作用负责阴离子的选择性溶解。2）水偶极子使 NaCl 离子晶体中的阴离子极化，导致强烈的阴离子-水相互作用并削弱离子键。研究结果提供了对单离子化学的一个简单但重要的基本步骤的见解，这可能在离子相关的科学和技术中有用。Han, H., Park, Y., Kim, Y. et al. Controlled dissolution of a single ion from a salt interface. Nat Commun 15, 2401 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-46704-y6.Nature Materials：π-共轭聚合物手性组装中反手性诱导的自旋选择性效应尽管在各种手性材料中具有手性诱导的自旋选择性效应，但反手性诱导的自旋选择性效应仍未得到探索。近日，北卡罗来纳州立大学Sun Dali、伊利诺伊大学Diao Ying等人报道了π-共轭聚合物手性组装中反手性诱导的自旋选择性效应。1) 通过使用自旋泵浦技术，反手性诱导的自旋选择性效应能够量化不同手性聚合物中由自旋选择性驱动的纵向自旋到电荷转换的幅度。通过印刷方法调节电导率和超分子手性结构，作者发现平行于手性轴的自旋弛豫时间非常长，高达几纳秒。2) 通过研究反手性诱导的自旋选择性效应，作者阐明了自旋和手性之间的相互作用，并为使用可打印手性组装体的自旋电子应用开辟了一条新途径。Rui Sun et.al Inverse chirality-induced spin selectivity effect in chiral assemblies of π-conjugated polymers Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-024-01838-8https://doi.org/10.1038/s41563-024-01838-8钢铁工业占全球温室气体排放量的~8%。将铁矿石电化学还原为金属可以实现可持续的钢铁生产，但现有的电化学工艺需要昂贵的资金或电解质。近日，俄勒冈大学Paul A. Kempler等人报道了一种低温电化学电池，它消耗低成本且丰富的氧化铁和氯化钠水溶液，同时共同生产氢氧化钠和氯。 1) 作者实现了铁生产工业相关电流密度和法拉第效率，在200 mA cm−2的外加电流密度下，对铁金属的选择性为94%。在连续、稳定的电解4小时后形成纯铁的独立膜。2) 这一过程生产的铁比化石燃料高炉生产铁更具成本竞争力，而共同生产的氢氧化钠可以用于从空气或海洋中捕获二氧化碳，从而产生净负排放过程。Berkley B. Noble et.al Electrochemical chlor-iron process for iron production from iron oxide and salt water Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.001https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.001 8.ACS Nano综述：纳米材料参与的肿瘤相关巨噬细胞重编程用于抗肿瘤治疗天津工业大学刘义教授和李淑兰教授对纳米材料参与的肿瘤相关巨噬细胞重编程用于抗肿瘤治疗的相关研究进行了综述。1）肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)在肿瘤发生和发展过程中具有非常重要的作用。作为肿瘤环境(TME)的主要成分，TAMs可通过分泌炎症相关物质调控肿瘤的发生、发展。肿瘤相关巨噬细胞主要有两种类型：杀瘤的M1型和促瘤的M2型。将TAMs从免疫抑制性M2型重编程为免疫正常的M1型是提高免疫治疗效率的可行途径。近年来，具有可控的结构和性能的纳米材料在生物医学领域中表现出了巨大的潜力。目前，已有多种类型的纳米材料能够实现对TAMs的重编程。2）作者在文中综述了近年来利用纳米材料重编程TAMs的研究进展，介绍了用于TAMs重编程的多种纳米材料及其重编程策略；此外，作者也讨论了通过TAMs重编程实现高效治疗所面临的挑战和未来的发展前景，旨在为设计TAMs的调节因子提供新的启发，以进一步推动TAMs介导的肿瘤免疫治疗的发展。 Shu-Lan Li. et al. Nanomaterials-Involved Tumor-Associated Macrophages’ Reprogramming for Antitumor Therapy. ACS Nano. 2024DOI: 10.1021/acsnano.3c12387https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12387
