1.Nature Energy：透明超薄钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是一种具有前景的技术，但是钙钛矿太阳能电池器件通常缺乏足够的操作稳定性。有鉴于此，林茨大学Martin Kaltenbrunner等通过将α-甲基苯铵的碘化物加入钙钛矿，实现了一种质量非常轻巧超薄（厚度<2.5 μm）的柔性透明导电二维钙钛矿太阳能电池。1）在修饰氧化铝阻挡层的超薄聚合物膜表面直接制备器件，修饰的氧化铝阻挡层能够保证太阳能电池具有足够的环境稳定性和机械稳定性，同时不损失厚度和柔性。构筑的柔性钙钛矿太阳能电池器件的功率达到44 W g-1，开路电压为1.15 V，电池效率达到20.1 %（平均效率18.1 %）。2）作者将24个面积为1 cm2的太阳能电池相互连接构成光伏模组，考察大规模应用的前景。结果显示能够驱动混合太阳能四旋翼机的能量自主运行，而其重量仅为无人机重量的1/400。这项研究结果说明超轻的钙钛矿太阳能电池器件具有作为便携且价格合理能源收集器件的前景。 Hailegnaw, B., Demchyshyn, S., Putz, C. et al. Flexible quasi-2D perovskite solar cells with high specific power and improved stability for energy-autonomous drones. Nat Energy (2024).DOI: 10.1038/s41560-024-01500-2https://www.nature.com/articles/s41560-024-01500-22.Nature Materials：层状氧化物中锂和钠的交换途径离子交换是获得亚稳态材料的一种有效方法。近日，芝加哥大学Liu Chong等人使用层状氧化物作为模型材料，并证明了空位水平及其锂偏好对于确定离子交换途径至关重要。1) 作者基于Li0.94CoO2和Na0.48CoO2之间的相平衡，在极稀和低锂下预测了组成和结构演变。这种相分离行为在表面反应受限和扩散受限的交换条件下普遍存在，并且通过在过渡金属上的电荷再分配来实现。2) 作者通过降低动力学能垒，并利用电化学辅助离子交换方法从LixCoO2合成NayCoO2，以及在1–1000 Li/Na（摩尔比）下从NayCo02合成Li0.94CoO2。Yu Han et.al Uncovering the predictive pathways of lithium and sodium interchange in layered oxides Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-024-01862-8 https://doi.org/10.1038/s41563-024-01862-83.Nature Commun：非共价相互作用Ir催化C-H键活化通过非共价相互作用识别有机分子受到设计有机合成的金属催化剂的关注。CH-π相互作用受到分子识别方面的关注，这是因为C-H键和π电子是有机分子的基本性质。但是C-H键和π电子都是弱相互作用，因此难以应用于控制有机反应。有鉴于此，日本理化学研究所Laurean Ilies、Sobi Asako等报道CH…π相互作用能够通过螺环吡啶配体识别芳烃反应物的π电子，从而加快C-H键活化反应的动力学。1）通过理论计算和配体同位素效应，验证说明配体和芳烃分子之间CH…π相互作用。2）合理的利用这种配体和反应物之间的非共价相互作用有助于设计催化剂。 Jin, Y., Ramadoss, B., Asako, S. et al. Noncovalent interaction with a spirobipyridine ligand enables efficient iridium-catalyzed C–H activation. Nat Commun 15, 2886 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-46893-6https://www.nature.com/articles/s41467-024-46893-64.Nature Commun.：喷墨打印的光学干涉滤光片光学干涉滤波片（OIFs）是各种光学和光子系统的重要组成部分。它们在按需控制光谱传输和反射方面起着关键作用。OIFs依赖于入射波在纳米精度制造的多层膜上的光学干涉。鉴于此，来自卡尔斯鲁厄理工学院的Uli Lemmer、Qihao Jin等人通过研究喷墨打印实现了该需求。 1) 该研究证实，这种多功能技术提供了高度的制造自由度，以及从微米到米的实惠成本和快速原型设计功能，并且，通过合理的墨水设计和配方，OIFs在环境条件下完全喷墨打印，并制备了长通、短通、带通和二向色OIFs，实现了对OIFs中光谱响应的精确控制；2) 该研究表明，通过喷墨打印可以实现OIFs的定制横向图案化，同时，打印的OIFs可以放大到A4尺寸（29.7×21.0 cm²）。Jin, Q., Zhang, Q., Rainer, C. et al. Inkjet-printed optical interference filters. Nat. Commun.(2024).DOI：10.1038/s41467-024-47086-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-47086-x5.JACS：增强氢甲酰化反应的Rh单原子催化剂稳定性氢甲酰化反应是重要的工业催化反应，但是氢甲酰化反应的催化剂分离、回收通常非常困难。单原子异相催化剂作为一种具有前景的新型催化剂具有较好的催化活性和有价值的选择性。但是单原子催化剂在催化反应过程中的团聚和剥离需要重点考虑。有鉴于此，中国科学院大连化物所刘伟研究员、王爱琴研究员、张磊磊副研究员等通过DRIFT、XAS、STEM表征以及催化动力学研究Rh1@S-1单原子催化剂的结构变化，揭示Rh的团聚和剥离机理。1）发现催化反应过程中，Rh催化物种的团聚和刻蚀是因为CO和醛分子吸附在Rh位点、CO/H2还原Rh3+导致Rh和载体之间的结合力变弱导致。烯烃能够与CO/醛发生竞争性吸附，而且导致Rh团簇解体，因此缓解这种作用。2）作者提出在较高烯烃浓度条件进行催化氢甲酰化反应的策略，从而能够稳定Rh单原子位点，避免Rh团聚或从催化剂中剥离，因此能够实现100 h稳定催化。Zhounan Yu, Shengxin Zhang, Leilei Zhang*, Xiaoyan Liu, Zhenghao Jia, Lin Li, Na Ta, An Wang, Wei Liu*, Aiqin Wang*, and Tao Zhang, Suppressing Metal Leaching and Sintering in Hydroformylation Reaction by Modulating the Coordination of Rh Single Atoms with Reactants, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c01315https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c01315如何在溶液相进行光催化有机转化是个非常大的挑战，这是因为底物的溶解性较低，而且催化剂容易失活。有鉴于此，西班牙巴斯克大学José A. Pomposo、Davide Arena等报道纳米粒子单链能够在可见光照作为唯一外部能量高效的对四个有机化学反应实现“水相”反应。1）将分子量非常高的共聚化合物 poly(OEGMA300-r-AEMA)修饰不同量的Ir(III)配合物，这种共聚化合物能够在水中通过非共价自组装生成双亲性状态，从而催化烯基芳烃和α-芳基化N-芳胺之间[2+2]环加成。此外，这种单链共聚化合物能够在溶液相对9-取代的蒽进行氧化、对α-甲基苯乙烯进行β-磺酰化反应。 2）通过将金属光催化剂和聚合物之间结合，构筑了人工光酶催化剂。这项研究拓展了“水相”有机光催化反应的可能性。Davide Arena*, Ester Verde-Sesto, Iván Rivilla, and José A. Pomposo*, Artificial Photosynthases: Single-Chain Nanoparticles with Manifold Visible-Light Photocatalytic Activity for Challenging “in Water” Organic Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c02718https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02718纽约州立大学布法罗分校David C. Lacy等报道简单方便的一锅合成制备稳定性较好的[Mn(NO3)3(OPPh3)2] (2)，研究发现合成的2号催化剂是效果较好的单电子氧化试剂。1）电化学测试显示合成的2号分子氧化还原电势高达1.2 V vs MeCN，这是目前已知容易合成的氧化还原试剂最高的氧化还原电势。固态的2号分子在空气中稳定存在，因此这种氧化剂的处理非常方便。2）2号分子能够溶解于大多数的实验室溶剂，比如MeCN、CH2Cl2、氟苯。2号分子能够被卤离子进行取代，从而能够合成其他氧化还原电势在0.6-1.0 V内的Mn(III)化合物。Ananya Saju, Matthew R. Crawley, Samantha N. MacMillan, and David C. Lacy*, Manganese(III) Nitrate Complexes as Bench-Stable Powerful Oxidants, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03411https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c034118.JACS：双核Fe-Fe卟啉打破ORR标度关系设计高活性电催化剂受限于“热力学-动力学”性能之间的均衡性问题，电催化剂受到的这种规律来自于催化剂的合成设计，催化剂的结构变化需要考虑亲核性-亲电性。人们尝试基于生物灵感提出催化活性中心的配位球、相邻位置的电荷情况解决这个问题。有鉴于此，亚利桑那州立大学Gary F. Moore等报道通过设计配体打破ORR电催化剂的标度限制。1）设计了具有大环配体的双核Fe卟啉催化剂，这种大环配体具有特征性的电子结构，从而打破ORR电催化的标度局限。2）设计的配体能够导致整个分子内的电子离域，因此这种双核Fe催化剂展示较低的过电势和较高的TOF，打破了催化剂的热力学-动力学限制。 Daiki Nishiori, Jan Paul Menzel, Nicholas Armada, Edgar A. Reyes Cruz, Brent L. Nannenga, Victor S. Batista, and Gary F. Moore*, Breaking a Molecular Scaling Relationship Using an Iron–Iron Fused Porphyrin Electrocatalyst for Oxygen Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c08586https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08586
