1.Nature Commun：制备高含量单原子催化剂含有较高密度单原子位点的催化剂对于改善催化活性和选择性非常重要，这种高密度单原子位点有可能将异相单原子催化剂趋向工业应用。但是如何修饰金属含量大于10 wt %的高负载单原子位点仍非常困难。有鉴于此，西北大学屈云腾教授、冷坤岳博士、中国科学技术大学林岳教授等报道一种负压退火制备超高单原子担载量的方法，能够得到27.3-44.8 wt. %质量的单原子催化剂。1)这种方法能够在常见氮化碳载体上修饰13种金属，而且这种方法能够应用于合成高熵单原子催化剂，高熵单原子催化剂同时存在多个金属单原子。2)通过原位HAADF-STEM表征和离线XAFS表征，说明负压煅烧处理能够加快脱除金属原料的阴离子，促进金属与氮缺陷位点成键，从而形成密集的氮配位金属位点。当Pt的担载量达到41.8 wt. %，催化剂的丙烷氧化反应能够生成丙酮、甲醇、乙酸等液相产物。这项工作展示了价格便宜的直接合成密集单原子位点的技术，合成的催化剂能够高效催化多种反应。 Wang, Y., Li, C., Han, X. et al. General negative pressure annealing approach for creating ultra-high-loading single atom catalyst libraries. Nat Commun 15, 5675 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50061-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-50061-12.Nature Commun：原位形成Cu(I)光催化剂用于烷基卤化物的C-N偶联 在温和的反应条件直接将惰性烷基卤化物还原进行C(sp3)-N偶联是非常困难的反应，这是因为烷基卤化物的还原电极电势非常低。有鉴于此，大连理工大学林禄清、李阳、中国科学院大连化物所吴凯丰等通过原位形成吡啶-卡宾配体修饰Cu(I)催化剂，这种Cu(I)催化剂能够在可见光作用下摘取卤原子并且生成烷基自由基应用于C(sp3)-N偶联。1)控制实验验证说明单吡啶卡宾配体修饰Cu复合物是催化活性物种。通过跨越多个时间尺度的瞬态吸收光谱表征反应机理，发现光激发Cu(I)发生超快的系间窜越（260 ps），随后生成长寿命三重态激发态（>2 μs）。2)三重态被烷基卤化物淬灭的过程不是Stern-Volmer动力学，这个现象说明Cu(I)与烷基卤化物之间存在缔结作用，这种缔结作用有助于通过内球电子转移方式摘取卤原子并且生成烷基自由基进行随后的交叉偶联。 Luo, H., Yang, Y., Fu, Y. et al. In situ copper photocatalysts triggering halide atom transfer of unactivated alkyl halides for general C(sp3)-N couplings. Nat Commun 15, 5647 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50082-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-50082-w3.Nature Commun：氟化的生色团能够光催化还原CO2制备CO 利用能量低的光子进行光催化反应能够改善光催化利用太阳能的效率。自然界的光合成有机体能够使用叶绿素吸收红外光，并且将红外光用于还原CO2。但是，能够模拟这种功能的非贵金属催化剂非常罕见。有鉴于此，中山大学韩治际教授等报道合成了一系列氟化叶绿素分子模拟生物体还原CO2的过程。1）利用合成的氟化叶绿素分子能够使用630 nm和730 nm光进行催化还原将CO2还原为CO，630 nm和730 nm光进行光催化的TON分别为1790和510。2）这个体系在合适的条件能够对1 %浓度CO2进行持续催化还原240 h，反应机理研究结果发现还原CO2的两个关键中间体是chlorin和chlorinphlorin，porphyrin和bacteriochlorin是催化活性较弱的发色基团。Yang, S., Yuan, H., Guo, K. et al. Fluorinated chlorin chromophores for red-light-driven CO2 reduction. Nat Commun 15, 5704 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50084-8https://www.nature.com/articles/s41467-024-50084-84.Nature Commun：使用CF2HSO2Na进行烯烃四氟异丙基化从简单的氟化物直接组装复杂含氟结构是目前合成化学领域的重要前沿领域，有鉴于此，浙江师范大学朱钢国教授、郑汉良教授等报道使用市售CF2HSO2Na合成生命科学和材料科学领域非常重要的四氟异丙基[(CF2H)2CH]官能团，实现了可见光催化对烯烃进行四氟异丙基化。 1)通过这种方法，能够在温和反应条件合成结构多样的α-四氟异丙基羰基化合物以及环戊酮。而且通过连续的自由基还原/极性翻转实现了三次二氟甲基化串联，从而直接从CF2HSO2Na合成得到四氟异丙基结构。2)这种C1转化为C3的氟烷基化反应能够用于快速构筑其他方法难以合成的多氟化合物，因此拓展了氟化合物的研究领域。 Hong, Y., Qiu, J., Wu, Z. et al. Tetrafluoroisopropylation of alkenes and alkynes enabled by photocatalytic consecutive difluoromethylation with CF2HSO2Na. Nat Commun 15, 5685 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50081-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-50081-x5.Nature Commun：焦耳热快速处理聚烯烃塑料废品通过聚烯烃解聚反应合成燃料、润滑剂、石蜡能够发展具有前景的缓解垃圾填埋以及生态环境的堆积问题。但是，目前人们仍然难以在实际条件以高收率、低能量消耗、低CO2排放的方式将聚烯烃转化为单体。有鉴于此，特拉华大学Dionisios G. Vlachos等报道电化学焦耳热处理聚烯烃塑料的技术，这项技术使用H-ZSM-5催化剂，能够高效率的将聚烯烃废塑料转化为烯烃，转化过程在毫秒内完成，与以往的工作相比这个方法在更高的聚合物/催化剂比例表现更高的产率。1)研究发现催化剂对于生成分布较窄的烯烃非常重要，脉冲电化学处理和蒸汽反应物能够高效率的选择性解聚（产物内C2-C4烯烃的选择性>90 %），而且催化剂的失活率很低。2)这种实验室量级塑料废品处理方法能够非常有效的处理生活废弃材料，这项技术对添加剂和杂质兼容，是多功能的聚烯烃塑料废品循环回收处理技术。 Selvam, E., Yu, K., Ngu, J. et al. Recycling polyolefin plastic waste at short contact times via rapid joule heating. Nat Commun 15, 5662 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50035-3
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50035-36.Angew：释放一氧化氮的光敏剂可通过节氧光动力疗法诱导癌细胞免疫原性死亡光动力疗法(PDT)可利用活性氧(ROS)清除癌细胞，但其有效性仍会受到肿瘤乏氧微环境的限制。有鉴于此，香港城市大学Pui-Chi Lo和Kwan T. Chow构建了由两个或四个一氧化氮(NO)释放部分取代的酞菁锌(II)，即ZnPc-2NO和ZnPc-4NO，它们可以抑制线粒体呼吸，从而能够节省更多的细胞内氧气以用于PDT。1）在HT29人结直肠腺癌细胞和A549人肺癌细胞中，这两种化合物可通过与细胞内的谷胱甘肽发生相互作用以释放NO，从而降低细胞的氧消耗率和三磷酸腺苷的生成，并改变线粒体膜电位。研究发现，这两种化合物能够缓解癌细胞的乏氧状态，降低乏氧诱导因子-1α的表达。2）即使在乏氧环境中，这两种化合物也能够在光照下产生ROS以诱导细胞毒性，从而克服光动力疗法的氧依赖性质。实验结果表明，ZnPc-2NO的光动力效应会引起损伤相关分子模式的释放，诱导树突状细胞的成熟，进而触发抗肿瘤免疫反应。研究者通过一系列体内外实验证明了该节氧PDT策略能够引发免疫原性细胞死亡。Feijie Xu. et al. Inducing Immunogenic Cancer Cell Death through Oxygen-Economized Photodynamic Therapy with Nitric Oxide-ReleasingPhotosensitizers. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202404561https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024045617.JACS：在低氧环境中具有可调活性的肺表达mRNA递送平台信使RNA(mRNA)的递送平台能够在静脉注射后促进肝脏中的蛋白质表达，并且已被优化用于具有正常氧浓度的细胞(21% O2的气氛)。然而，影响非肝脏器官(如肺)的疾病对于mRNA治疗的需求正日益增加。此外，许多疾病都具有乏氧(氧浓度<21%，一种存在于细胞和组织中的异常低氧状态)的特征，会导致mRNA治疗的疗效降低80%以上。有鉴于此，北卡罗来纳大学教堂山分校Owen S. Fenton开发了一种肺表达mRNA递送纳米颗粒平台(TULEP)，其性能可被调控以在乏氧环境中实现最佳的表达效果。1）实验设计、合成并表征了一种新型的氨基丙烯酸酯聚合物。该聚合物可以有效地与mRNA载荷进行复合以形成TULEPs。随后，研究者探究了利用TULEP进行mRNA递送的效果和机制，包括分析细胞关联、内吞机制、内体逃逸和在肺细胞系中的蛋白表达等，评估了TULEP在乏氧条件下的效果，并使该系统可通过三磷酸腺苷(ATP)进行调节以解决与乏氧相关的疗效不足问题。 2）此外，研究者也对TULEP平台在小鼠体内的mRNA表达、生物分布和耐受性进行了分析。综上所述，该研究工作重点论证了TULEPs在实现可调的mRNA递送方面的有效性，能够为开发mRNA递送平台提供新的见解和参考。Palas Balakdas Tiwade. et al. A Lung-Expressing mRNA Delivery Platform with Tunable Activity in Hypoxic Environments. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c04565https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c045658.Chem. Soc. Rev.：钠层状氧化物阴极的性能、实用性和前景可充电钠离子电池（SIBs）已成为一种先进的电化学储能技术，其可以缓解对锂资源的依赖。与锂离子电池类似，正极材料在SIB的成本和能量输出中起着决定性作用。在各种阴极材料中，Na层状过渡金属（TM）氧化物由于其易于合成、适用于高能SIB的高Na存储容量/电压以及对大规模生产Li层状氧化物类似物的高适应性而成为一种极具潜力的选择。然而，从实验室到市场，由于对阴极材料的基本结构-性能相关性理解不明确，以及缺乏合适的材料设计策略来满足实际存储应用需求，导致钠层状氧化物阴极的实际应用受到限制。近日，中国科学院郭玉国、辛森综述研究了钠层状氧化物阴极的性能、实用性和前景。1) 作者详细阐述了氧化物中关键容量贡献元素（如TM阳离子和氧阴离子）的电子构型与其对阴极Na（de）嵌入（电）化学和存储性能的影响。随后，作者讨论了阻碍层状氧化物阴极实际应用的问题、它们的起源以及解决这些问题的相应策略，以加快阴极材料的目标导向研发。2) 最后，作者讨论了几种新型Na层状阴极材料，这些材料在下一代SIBs中极具应用前景，包括具有阴离子氧化还原和高熵的层状氧化物，并强调了层状氧化物作为具有更高能量和安全性的固态SIBs阴极用途。 Yu-Jie Guo et.al Sodium layered oxide cathodes: properties, practicality and prospects Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D4CS00415A
