1.Nature Commun：RuMo双原子催化降解聚酯聚酯废品的化学循环对于可持续发展非常重要，聚酯废品能够转化为多种多样的含氧化合物，但是这些转化方法通常转化率非常低，或者分离非常困难。有鉴于此，中国科学院化学所刘志敏、赵燕飞，清华大学王定胜等报道在TiO2载体修饰Ru和Mo双原子催化剂，构筑的双原子催化剂能够将多种多样的聚酯在温和反应条件（160 ℃, 4 MPa）进行水解和加氢，以100 %的选择性生成二醇。1)多样的表征结果显示催化剂具有Ru单原子位点以及O桥相邻的Ru和Mo双原子。作者验证说明Ru单原子位点能够活化H2用于聚酯水解生成的羧酸进行加氢，以O桥相邻的Ru和Mo双原子具有非常高的反应能垒，能够阻碍生成的醇脱氧加氢副反应。2)这种双原子催化剂在重生处理后能够保持高活性和高稳定性。这项工作有助于聚酯废物转化为具有利用价值的二醇化合物，从而得到具有前景的应用。 Tang, M., Shen, J., Wang, Y. et al. Highly efficient recycling of polyester wastes to diols using Ru and Mo dual-atom catalyst. Nat Commun 15, 5630 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-49880-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-49880-z2.冯新亮Nature Commun：光热CO2通过光热异质结-纳米片阵列转化为乙醇光热CO2转化为乙醇为实现净零碳管理提供了可持续的解决方案。然而，严重的载流子复合和较高的C-C耦合能垒导致乙醇生成性能不佳。在这里，马克斯普朗克微结构物理研究所冯新亮教授，中科大孙永福等人报道了一种Cu/Cu2Se-Cu2O异质结纳米片阵列，在可见光-近红外光下无需外部加热即可获得良好的乙醇产量。1）Z型Cu2Se-Cu2O异质结构为CO2还原和水氧化提供了空间分离的位点，并提高了载流子传输效率。Cu2Se纳米片诱导的微反应器提高了中间体（CH3*和CO*）的局部浓度，从而促进了C-C耦合过程。Cu2Se纳米片的光热效应将系统的温度升高到200 °C左右。2）通过协同电子和热流，我们实现了149.45 µmol g-1 h-1的乙醇生成率，电子选择性为48.75%，表观量子产率为0.286%。研究工作可以为开发利用太阳能将二氧化碳转化为多碳化学物质的光热催化剂提供启发。Li, X., Li, L., Chu, X. et al. Photothermal CO2 conversion to ethanol through photothermal heterojunction-nanosheet arrays. Nat Commun 15, 5639 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-49928-0https://doi.org/10.1038/s41467-024-49928-03.Angew：碳硼烷配体修饰Au实现芳烃选择性溴化对于纳米催化剂而言，如何控制电子结构/立体结构并且调节产物的选择性是个非常大的挑战。这是因为金属-配体界面具有动态特点，界面存在金属的溶解、结构重构等现象，这些动态变化导致催化剂的控制非常困难。有鉴于此，国家纳米中心唐岑等报道碳硼烷配体（carboranyl）是性能优异的碳官能团配体修饰Au纳米粒子，这种碳硼烷配体具有优异的稳定性。碳硼烷配体的优异性质来自Au-C化学键以及B-H…Au相互作用。 1)合成的CB@AuNPs具有核-卫星结构，在许多刺激作用下（110℃，pH 1~12，硫醇洗剂）都具有稳定性。2)与传统的PPh3配体修饰的AuNP催化剂不同，这种CB@AuNPs催化剂能够避免催化活性Au溶解。由于这些独特的性质，CB@AuNPs催化剂在芳基溴化反应过程中表现优异的对位:邻位选择性，能够得到对位选择性产物，比如氯苯的位点选择性达到>30:1，溴苯的位点选择性达到15:1。这项工作为AuNPs的位点选择性催化反应提供帮助。mengyue Wang, shengye zhang, yue gong, wangyang zhang, yu Wang, yupeng chen, qiang zheng, zhipan liu, Cen Tang, Highly Stable Carboranyl Ligated Gold Nano-catalysts for Regioselective Aromatic Bromination, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202409283https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024092834.南京大学JACS：电化学描述符助力光催化反应机理和机器学习研究人们发展了光催化技术能够解决有机合成领域面临的挑战和困难，但是目前对光催化反应进行优化需要大量尝试实验进行筛选合适的底物和优化反应条件，这不仅需要耗费大量时间，而且对于工业化而言非常昂贵。有鉴于此，南京大学丁梦宁教授、黎书华教授、王国强教授等报道通过电化学进行数据获取，并且根据电化学数据使用机器学习和光催化合成，得到一系列氧化还原性质有关的电化学描述符，从而能够用于研究机理和催化性质。这种电化学描述符将光照射导致电荷转移进行定量化，从而构筑反应活性的相图，通过图像的高产率区域的变化能够说明反应体系的微弱变化情况。1)在光催化脱氧反应中，通过改变羧酸、烯烃、反应条件，能够将这些变化对于反应产物的影响实现可视化。通过电化学描述符的数学分析，能够将不同反应物和不同反应条件对于反应的机理/催化反应动力学的影响。当使用机器学习模型算法，实验结果得到的电化学描述符能够揭示通过改变反应参数影响反应的氧化还原动力学。2)因此，这个方法能够降低复杂体系的参数。总之，通过这种电化学描述符能够高效率的对化学反应性进行定量，说明原位实验能够促进通过研究数据理解化学反应。 Luhan Dai, Yulong Fu, Mengran Wei, Fangyuan Wang, Bailin Tian, Guoqiang Wang*, Shuhua Li*, and Mengning Ding*, Harnessing Electro-Descriptors for Mechanistic and Machine Learning Analysis of Photocatalytic Organic Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c03085https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c030855.JACS：电池中电解液界面相的电子和分子移动机理研究Li离子电池的固体电解液界面（SEI）能够钝化阳极，避免阳极被电解液分解，而且同时能够允许阳极与氧化还原分子之间的电子转移反应，当作为电解液的添加剂能够电池的内部过充电保护剂。有鉴于此，马尔堡大学Bernhard Roling等报道使用四电极体系的发生器-收集器，从而能够区分SEI覆盖玻碳电极的电解液还原电流和Fc+分子氧化还原电流。1)在接近电池工作电位的原位过程研究SEI形成的情况，分别测试发生器的电流和集流体的电流，计算SEI与电解液还原以及Fc+还原。这些钝化有关的数值随着时间发生巨大区别。2)通过对SEI层的分子输送、电子输送、电荷转移情况进行简单的设计，给出不同的钝化机理。发现机理的转变，这种转变是从氧化还原分子在界面还原的机理变成SEI|电解液界面的还原。这项研究能够应用于任何电化学界面的场景，有助于研究和表征电化学界面。Falk Thorsten Krauss, Isabel Pantenburg, Viktor Lehmann, Michael Stich, Jan Ole Weiershäuser, Andreas Bund, and Bernhard Roling*, Elucidating the Transport of Electrons and Molecules in a Solid Electrolyte Interphase Close to Battery Operation Potentials Using a Four-Electrode-Based Generator–Collector Setup, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c03029https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c030296.JACS：配体修饰Au纳米粒子对氧化还原电位的影响金属纳米粒子具有多种多样的应用，通常稳定金属纳米粒子的方法是有机配体调节界面性质。有鉴于此，耶路撒冷希伯来大学Daniel Mandler、Roi Baer等报道发现配体能够显著影响纳米粒子的氧化峰位置。1)作者通过配体交换策略对Au纳米粒子的表面配体进行设计，并且仔细分析不同配体的影响。发现不同配体修饰的Au纳米粒子导致氧化峰的位置产生区别，比如2-巯基苯甲酸和4-巯基苯甲酸之间导致峰位置的区别达到71 mV。2)通过DFT计算研究这种现象的原因，计算Au表面吸附配体并通过热力学循环方法计算氧化还原电势。DFT计算结果给出的电势峰位置移动情况与实验结果吻合，Laviron’s理论和Tafel计算说明4-巯基苯甲酸修饰的Au纳米粒子的氧化动力学常数比柠檬酸修饰Au纳米粒子的2倍。这些研究结果能够应用于研究不同纳米粒子之间配体交换的情况，以及研究纳米粒子的分布情况。 Pavel Savchenko, Din Zelikovich, Hadassah Elgavi Sinai, Roi Baer*, and Daniel Mandler*, The Effect of the Capping Agents of Nanoparticles on Their Redox Potential, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c02524https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02524Cu作为CO2RR电催化剂非常独特的性质是能够生成C2+产物，但是Cu的CO2RR催化活性比商业需求低3个数量级。人们发现一种能够提高Cu催化剂寿命的方法是阳极-阴极脉冲的周期性氧化处理技术。这种阴极-阳极脉冲技术能够改善100倍，但是这种脉冲技术智能延缓性能衰减，无法消除性能衰减。有鉴于此，代尔夫特理工大学Thomas Burdyny等研究Cu的化学氧化过程和电化学氧化过程，从而发现了能够稳定CO2RR的机理。1)首先在开路电压条件检测催化剂的氧化态，发现Cu的氧化态受到开路电压的影响，而且Cu的氧化态受到ORR反应速率的限制。增加O2的流量能够增加ORR反应速率，并且延长催化剂的寿命，降低3倍催化“关闭”时间。2)作者在实验中得到Cu氧化最低的过电势（-0.28 V Ag/AgCl, 1 M KHCO3），稳定性测试结果显示这种方法能够将稳定制备乙烯的时间增加20倍，研究发现Cu的空间移动速率变得非常慢。Jesse Kok, Jim de Ruiter, Ward van der Stam, and Thomas Burdyny*, Interrogation of Oxidative Pulsed Methods for the Stabilization of Copper Electrodes for CO2 Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c06284https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c062848.乔世璋Adv Mater：蛋白凝胶策略增强Zn-I2电池性能溶液相的Zn-I2电池具有大规模储能的应用前景，但是Zn-I2电池面临着I电极的穿梭效应以及Zn电极的可逆性非常差的问题。有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋教授等提出界面胶凝策略（interfacial gelation strategy），引入丝素蛋白添加剂抑制穿梭问题，改善Zn的可逆性。1）引入的丝素蛋白能够在充放电循环过程中，通过周期性方向变化的电场作用，沿着阴极和阳极发生双方向移动。I2电极的丝素蛋白能够与碘聚合物之间发生相互作用形成凝胶沉淀，这种凝胶沉淀能够阻止碘聚合物的溶解，从而实现优异的电化学性能（在1 C时达到215 mAh g-1和99.5 %的库伦效率），优异的倍率性能（50 C倍率的性能达到170 mAh g-1），优异的持久性（10 C倍率电池能够循环6000圈）。Zn阳极形成的丝素蛋白凝胶能够作为保护层，增强Zn的可逆性（2 mA cm-2电流密度的库伦效率达到99.7 %），阻碍生成枝晶。 2）组装500 mAh容量的Zn-I2电池具有非常高的阴极容量（37.5 mg cm-2），较高的Zn利用效率（20 %），并且实现优异的能量密度（80 Wh kg-1），长期稳定性（>1000圈电池循环）。这项研究说明同时调节阴极和阳极有助于Zn-I2电池的实用。Shao-Jian Zhang, Junnan Hao, Han Wu, Qianru Chen, Chao Ye, Shi-Zhang Qiao, Protein Interfacial Gelation toward Shuttle-Free and Dendrite-Free Zn–Iodine Batteries, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202404011https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202404011
