1.天津大学Nature Commun：TiO2/不锈钢双层膜改善Si光电极电解海水制氢光电化学分解海水是直接利用太阳能与丰富的海水资源进行制氢的技术。但是海水丰富的盐组分导致光电极面临非常大的挑战。有鉴于此，天津大学巩金龙、王拓等报道在Si光阳极上修饰不锈钢和TiO2双层结构，分别作为助催化剂和Si光电极的保护层，改善光电催化分解海水的性能。1）在不锈钢的表面覆盖掺杂Cr的NiFe-LDH层作为OER助催化剂，能够抵抗海水中的腐蚀性离子，TiO2能够避免Si光电极表面遭受plasma损坏。2）通过这种处理方式，TiO2层能够有效的抵挡光电极在不锈钢包覆过程中plasma溅射处理过程受到损伤，从而避免表面损伤。通过修饰双层结构，Si光电极能够避免吸附Cl，从而在电催化含Cl电解液的过程中实现167 h稳定工作。 Zhao, S., Liu, B., Li, K. et al. A silicon photoanode protected with TiO2/stainless steel bilayer stack for solar seawater splitting. Nat Commun 15, 2970 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-47389-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-47389-z2.多伦多大学Nature Communications：配体修饰的纳米粒子表面影响CO电还原选择性提高CO2/CO电还原为有价值的多碳产物的动力学和选择性是科学上的挑战，也是对实际应用的需要。鉴于此，来自多伦多大学的Edward H. Sargent、西蒙菲莎大学的Samira Siahrostami等人研究出了一种硫醇修饰的表面配体方案，可以促进电化学CO转化为乙酸盐。 1) 该研究证实，通过研究了的图像，其中硫的孤对和反应中间体的空轨道之间的亲核相互作用有助于使乙酸途径在能量上更容易获得，并且，密度泛函理论计算和拉曼光谱分析表明，亲核相互作用增加了CO（ad）的sp2杂化，促进了CO*到（CHO）*的决定步骤速率；2) 该研究表明，配体可以稳定（HOOC–CH2）*中间体，这是醋酸途径中的一个关键中间体，同时，原位拉曼光谱显示C–O、Cu–C和C–S振动频率的变化与表面配体-中间体相互作用的图像一致，在优化的硫醇包封Cu催化剂上可以获得70%的法拉第效率，起始电位比参考Cu催化剂低100 mV。Shirzadi, E., Jin, Q., Zeraati, A.S. et al. Ligand-modified nanoparticle surfaces influence CO electroreduction selectivity. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47319-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-47319-z3.复旦大学Angew：在酸性或中性体系合成ZSM-5纳米片如何在酸性体系合成分子筛是个比较大的挑战。有鉴于此，复旦大学张亚红、谢颂海等报道在较宽的pH区间（pH 4~13）内合成一系列ZSM-5分子筛纳米片，合成过程无需加入其他物种。1）作者通过从ZSM-5分子筛合成体系中提取尺寸非常小并且具有短程规则排布的ZSM-5分子筛亚晶体进行重结晶的方式进行合成。作者研究分子筛次级晶体的晶化过程，揭示说明在温和的碱性、酸性（pH<10）的非典型晶化过程，而且研究强碱性体系（pH≥10）晶化过程包括经典和非经典过程之间的结合。作者研究发现硅醇巢的结构与体系的pH有关，而不是与晶化度有关。2）研究结果说明降低硅醇巢的浓度能够显著提高糠醇的醚化反应。由于在酸性或者中性环境能够合成分子筛，而且合成过程无需加入矿化试剂，这拓展了传统分子筛的合成，而且提供了一种控制分子筛催化剂的硅醇巢含量的方法。 He Li, Jiayu Yu, Ke Du, Wanyi Li, Ling Ding, Wei Chen, Songhai Xie, Yahong Zhang, Yi Tang, Synthesis of ZSM-5 Zeolite Nanosheets with Tunable Silanol Nest Contents across an Ultra-wide pH Range and Their Catalytic Validation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202405092https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024050924.苏黎世大学Angew：原位表征分析CoS电解水的催化活性位点 金属硫化物是具有前景的全分解水电催化剂，但是人们对于金属硫化物的电解水机理并不完全清楚。有鉴于此，苏黎世大学Greta R. Patzke、Yonggui Zhao等报道使用原位XAS表征、原位Raman光谱表征技术研究低晶化L-CoS催化剂在催化全分解水过程中的结构-性能关系。1）L-CoS催化碱性HER反应原位表征结果显示催化剂的体相Co中心位点与S原子配位，并且随后发生动态结构重排生成金属性S-Co-Co-S结构，这种重排生成的金属态结构是真正的催化活性物种；在酸性HER反应过程中，L-CoS催化剂发生Co局部结构优化，在Co-S-Co的顶部发生关键中间体物种的吸附/脱附。2）通过进一步的原位表征，说明关键性的Co4+物种是OER电催化的关键。而且L-CoS比Co3O4或Co-LDH更容易形成这种关键的催化活性中间体。 Yonggui Zhao, Wenchao Wan, Rolf Erni, Long Pan, Greta R. Patzke, Operando Spectroscopic Monitoring of Metal Chalcogenides for Overall Water Splitting: New Views of Active Species and Sites, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202400048https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024000485.北京化工大学Angew：光控可切换肿瘤治疗：从光动力/光热到长效化动力治疗 活性氧簇（ROS）具有显著的生物活性，并且可以诱导细胞内氧化应激，是强有力的肿瘤治疗策略。光动力治疗（PDT）和化动力治疗（CDT）作为产生ROS的主要手段，两者联合可以充分发挥各种ROS的优势，提高肿瘤细胞杀伤能力。然而，尽管CDT产生的•OH氧化能力很强，但存在容易失活、持续产生能力不足等问题，增加了肿瘤残余和复发的风险。鉴于此，北京化工大学尹梅贞教授和冀辰东副教授基于花菁染料的聚集体调控，构建了一种光触发纳米系统，用于光动力/光热到长效化动力的可切换肿瘤疗法。本论文的第一作者是北京化工大学魏凯博士。1）J聚集结构不仅提高了花菁分子的光动力性能，还可以有效降低分子在血液循环中的泄露，提高生物安全性。由于J聚集内的紧密分子堆积，使得铜卟啉与环境中的过氧化氢接触能力下降，有效抑制了化动力效果。在激光照射下，Cu-PCy JNPs 表现出优异的光动力与光热性能。与此同时，激光可快速降解花菁分子，致使J聚集解聚，从而实现长效的化动力的有序激活。2）在光照激活化动力后，可持续产生•OH长达48小时，从而诱导细胞内的氧化应激，促使细胞凋亡。最后，基于良好的肿瘤富集能力，Cu-PCy JNPs 通过光热/光动力-化动力切换治疗，成功实现了肿瘤的有效清除。该工作为安全高效的ROS肿瘤治疗提供了一种新的光触发调控策略。 Kai Wei. et al. A Light-Triggered J-Aggregation-Regulated Therapy Conversion: from Photodynamic/Photothermal Therapy to Long-Lasting Chemodynamic Therapy for Effective Tumor Ablation. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202404395https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024043956.苏州大学JACS：新型卟啉配体与Ni协同活化CO2在光催化还原CO2领域，金属与配体之间的协同作用对于活化CO2和得到较高的光催化还原CO2非常重要。有鉴于此，苏州大学彭扬、杨文军等设计一种以酸性N-H官能团特征的Ni(II) N-卟啉复合物NiNCP，其卟啉含有酸性氮原子，能够脱附质子并且在催化反应过程中表现为阴离子状态。1）由于NiNCP配体具有的功能位点，在CO2还原为CO的反应中实现高达217000的TON，相比而言NiTPP基本上没有催化活性。2）反应机理研究结果显示Lewis-basic配体能够起到活化CO2分子的作用，随后CO2与配体结合生成加合物，并还原为CO。这种新型金属-配体协同作用有助于设计小分子活化的催化剂。Huihong Yuan, Akash Krishna, Zhihe Wei, Yanhui Su, Jinzhou Chen, Wei Hua, Zhangyi Zheng, Daqi Song, Qiaoqiao Mu, Weiyi Pan, Long Xiao, Jin Yan, Guanna Li, Wenjun Yang*, Zhao Deng, and Yang Peng*, Ligand-Bound CO2 as a Nonclassical Route toward Efficient Photocatalytic CO2 Reduction with a Ni N-Confused Porphyrin, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c14717https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c147177.Adv Mater：高熵MOF纳米片光催化制氢MOF具有吸引人的物理化学性质，因此是具有前景的光催化制氢催化材料。通过理性设计MOF的组成与结构为材料的应用提供丰富的机会。近些年高熵材料在能源和环境领域得到广泛的发展，但是目前仍没有高熵MOF材料用于溶液相光催化HER。有鉴于此，中国科学院大连化物所章福祥研究员、王俊慧研究员、大连海事大学宗旭教授等合成一种新颖的p型高熵MOF单晶以及纳米片结构，并应用于可见光催化HER。1）高熵MOF的单晶和纳米片都比单一金属构成的MOF表现更高的可见光催化活性，作者认为这种更高活性来自于高熵MOF的不同金属之间具有更优异的电荷转移。而且，由于纳米片的厚度更薄，而且表面积更大，因此高熵MOF纳米片比单晶具有更高的可见光催化制氢性能。 Shengliang Qi, Kaixin Zhu, Ting Xu, Hefeng Zhang, Xiangyang Guo, Junhui Wang, Fuxiang Zhang, Xu Zong, Water‐Stable High‐Entropy Metal‐Organic Framework Nanosheets for Photocatalytic Hydrogen Production, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202403328https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024033288.苏州大学ACS Nano：通过双功能蛋白膜定制局部电解质以获得稳定的锌阳极迄今为止，人们对稳定金属锌阳极给予了相当多的关注，其中副反应和枝晶形成仍然不利于其实际进展。电解质改性或保护层设计被广泛报道；然而，很少有人探索出一种有效的策略来协同这两种策略。 近日，苏州大学孙靖宇教授，Tao Cheng等人采用富含蛋白质的表面化学和三维网络骨架形态的ESM作为双功能修饰剂，实现了稳定的锌阳极。1）得益于β-Sheet结构赋予的丰富的分子间氢键，原始的ESM通过与溶剂化的水结合来帮助构建局部的高浓度电解液区域，其中部分水分子被天然阴离子取代形成缺水的溶剂化结构。由于减少了Zn2+−H2O对的数量，因此可以有效地抑制水分解引起的析氢。同时，ESM的表面亲锌性和表面形貌有利于引发锌的形核和离子通量的均一，从而有助于锌的均匀沉积。2）经调制的对称电池在1.0 mA cm−2/1.0 mAh cm−2下工作超过3200 h，在5.0 mA cm−2/5.0 mAh cm−2下工作450h。当与ZnxV2O5(ZnVO)正极配对时，以5.0 A g−1循环2000次，容量保持率为91.1%。Wenyi Guo, et al, Tailoring Localized Electrolyte via a DualFunctional Protein Membrane toward Stable Zn Anodes, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.4c02740https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02740
