1．南开大学Angew：液相剥离3D MOF生成纳米片通常由层状晶体剥离能够得到2D材料，但是3D晶体具有各向异性的化学键，这种各向异性的化学键让人想起2D晶体，并且认为3D晶体同样能够剥离生成纳米片。有鉴于此，南开大学李伟教授等报道通过液相剥离方法将6个代表性的3D MOF材料剥离形成2D纳米片。1）剥离切断的平面与3D骨架中弹性模量最小的方向平行，这项研究说明面内成键与最大的弹性模量(EMAX)有关，面外成键与最小弹性模量(Emin)有关。2）材料具有比较高的Emax和比较低的Emin容易进行剥离，反之亦然。作者将Emax/Emin的比例能够指示3D MOF材料剥离的难度，并且命名了Amax/min。这个参数能够方便的从实验或理论计算得到，是一个非常有价值的选择合适3D材料制备表面没有表面活性剂2D纳米片的指标。 Li-Jun Ji, Tian-Yi Yang, Guo-Qiang Feng, Sha Li, Wei Li, Xian-He Bu, Liquid-Phase Exfoliation of 3D Metal–Organic Frameworks into Nanosheets, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202404756https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024047562.华东理工大学张金龙Angew：Pt原子-团簇光重整甲烷制备合成气光驱动甲烷干法重整是具有前景的温和条件将CO2和CH4转化为高附加值合成气的技术。但是，如何发展简单构筑原子精确结构的活性位点，并且进行稳定平衡的合成气生产仍然是个巨大的挑战。有鉴于此，华东理工大学张金龙、吴仕群等报道空间限域策略在TiO2表面实现精确的控制Pt物种从单原子到Pt纳米簇的变化。1）由于单原子和亚纳米团簇使得非常强的金属-载体相互作用，并且通过界面电子态导致表面电荷重排。由于原子-团簇组装体具有的独特几何结构和电子性质，有助于CH4和CO2的活化，加快中间体物种的偶联，减少副反应的发生机会。2）催化剂具有优异的生成合成气性能，生成合成气的速率达到34.41 mol gPt-1 h-1，具有优异的持久性，365 nm的表观量子效率达到9.1 %，TOF达到1289 h-1。这项工作有助于发展多分子催化体系的催化剂。Chengxuan He, Qixin Li, Zhicheng Ye, Lijie Wang, Yalin Gong, Songting Li, Jiaxin Wu, Zhaojun Lu, Shiqun Wu, Jinlong Zhang, Regulating Atomically-Precise Pt Sites for Boosting Light-Driven Dry Reforming of Methane, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202412308https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024123083.Angew：过饱和碳电极对Li的成核与生长的影响人们发现由于碳基电极材料的表面能与Li金属的表面能存在显著的不匹配，因此亲锂性电极不足以表征和描述碳基电极材料。但是碳基材料具有非常高的Li化学吸附能力，能够提高活性Li的浓度，有助于Li的成核与生长，因此能够增强Li金属电极（LMA）的电化学性能。有鉴于此，高丽大学(Korea University) Young Soo Yun教授、仁荷大学Hyoung-Joon Jin教授等研究结构不同的碳电极的锂化性质区别，解释了锂金属电极的过饱和电极概念，这种过饱和电极具有高Li容量，给出了平衡锂电位附近的活性锂容量的过饱和电极有助于LMA电池性能。1）通过碳结构不同，同时具有类似的二维形貌的两种碳电极，深入研究电化学性能，发现过饱和电极上，锂成核和生长有关的热力学和动力学都得到显著改善，尤其是在连续的电流状态。作者发现固体电解质界面层（SEI）的化学结构显著的受到表面环境锂浓度的影响，从而能够形成导电性更好的Li富集SEI层，能够增强库伦效率，改善循环性能。 2）这些研究结果为研究过饱和电极如何增强异相锂金属成核和生长的动力学提供帮助。Jimin Park, Ji In Jung, Son Ha, Do Hyun Kim, Hyun-Seok Jang, Byung Hoon Kim, Hyung-Kyu Lim, Hyoung-Joon Jin, Young Soo Yun, The Impact of Supersaturated Electrode on Heterogeneous Lithium Nucleation and Growth Dynamics, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202409992https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024099924.JACS：合成超长的1D vdW纳米线NbS3一维（1D）和准1D（q-1D）范德华（vdW）晶体的发现，为研究1D材料的物理性质提供可能，这些性质可能应用于光子学、电子学和传感等领域。虽然人们对于1D和q-1D vdW晶体的物理性质的创造和理解产生兴趣，但是目前缺少生长跨越多个长度尺度的明确纳米结构的合成途径。有鉴于此，加州大学Maxx Q. Arguilla教授等报使用各向异性的1D vdW NbS3-I晶体，实现了无催化剂的方式进行自下而上合成得到超长的纳米线，其长度可达7.9 mm，纳米线的宽度非常均匀，宽度范围在13至160纳米之间。1）通过调节合成参数，能够调节生长方式，从而选择性只有1D纳米线或准2D纳米带形成。2）通过合成非常类似的ZrS3，并且通过密度泛函理论（DFT）研究，发现生长方向沿着1D能够优先生长的现象与NbS3-I的强各向异性键合和二聚性质有关。 Diana Lopez, Yinong Zhou, Dmitri Leo Mesoza Cordova, Griffin M. Milligan, Kaleolani S. Ogura, Ruqian Wu, Maxx Q. Arguilla*, Bonding-Directed Crystallization of Ultra-Long One-Dimensional NbS3 van der Waals Nanowires, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c05730https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05730表面增强拉曼散射（SERS）是一种非常强大的分析技术，SERS能够在水的光谱干扰可以忽略的情况下，对水系统中金属表面上的有机分子进行痕量检测。SERS对液态水的这种不敏感性在特定的电化学条件下以限制性的方式被破坏。然而，这种不同SERS对液态水敏感性的起源尚不清楚。 有鉴于此，名古屋工业大学Katsuyoshi Ikeda等发现液态水溶液的水分子氢键网络是导致失去SERS增强效应的关键作用。1）检测水的SERS信号需要在氢键网络中形成局部的缺陷，这些缺陷能够在溶质离子的水合壳周围或者极化的电极表面上形成。2）这项工作为研究水溶液体系的原位SERS研究提供了新角度，有可能应用于电化学和生物反应领域。Ryuto Kamimura, Shoichi Maeda, Tomohiro Hayashi, Kenta Motobayashi, and Katsuyoshi Ikeda*, Why Is Surface-Enhanced Raman Scattering Insensitive to Liquid Water?, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c04901https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c049016.Nature Commun：纤维状分子实现效率超20 %的有机太阳能电池具有长程结构有序的纳米纤维能够为高效激子解离提供丰富界面，从而为电荷传输提供高质量的输送通道，这是一种具有前景的高性能有机太阳能电池技术。有鉴于此，武汉理工大学王涛教授等报道合成一种噻吩封端的非富勒烯受体L8-ThCl，以诱导聚合物供体和受体形成纤维，得到的有机太阳能电池的效率超过了20%。1）添加L8-ThCl后，聚合物供体（PM6或D18）的不连续的纳米纤维得到放大和细化，而且受体聚合物中的L8-BO也组装成结构更加有序的纳米纤维。2）我们通过逐层沉积方法制备太阳能电池，保证更强的结构有序，显著改善功率转换效率。制备的PM6:L8-ThCl/L8-BO:L8-ThCl和D18:L8-ThC1/L8-BO:L8-ThC1太阳能电池器件的效率分别达到19.4%和20.1%。其中后者的认证效率为20.0%，是迄今为止单结有机太阳能电池的最高认证效率。 Chen, C., Wang, L., Xia, W. et al. Molecular interaction induced dual fibrils towards organic solar cells with certified efficiency over 20%. Nat Commun 15, 6865 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51359-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-51359-w 7.Nature Commun：成对单原子改善过氧化拟酶催化活性构筑成对原子（atom-pair engineering）以及改善单原子纳米酶催化剂的性能非常重要同时具有挑战。有鉴于此，清华大学李亚栋院士、中国科学院生物物理研究所高利增研究员、北京师范大学毛兰群教授、中国科学院宁波材料研究所田子奇研究员等报道构筑了Zn-SA/CNCl SAzyme的成对原子催化剂，这个催化剂中含有Zn-N4作为催化位点，Zn-N4Cl1作为调节位点。1）Zn-N4Cl1催化调节位点能够增强Zn-N4位点的模拟过氧化酶催化活性，因此最大反应速率、催化反应常数、催化反应效率分别比Zn-SA/CN SAzyme催化剂高346倍、1496倍、133倍。2）Zn-SA/CNCl SAzyme酶在体内实验和体外实验中都表现优异的过氧化酶拟酶抑制肿瘤生长的性能。DFT理论计算结果显示Zn-N4Cl1位点能够调节Zn-N4位点上的*H2O2吸附，有助于Zn-N4位点重新暴露，因此改善催化反应速率。这项工作展示了通过成对原子工程催化剂设计策略改善过氧化酶拟酶催化剂的设计理念。Wei, S., Ma, W., Sun, M. et al. Atom-pair engineering of single-atom nanozyme for boosting peroxidase-like activity. Nat Commun 15, 6888 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51022-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-51022-48.余金权ACS Catal：Pd催化硅烷保护苯酚的间位或对位C-H烯烃化由于近期的配体设计人们发现Pd(II)能够催化进行芳烃的非导向C-H官能团化，但是如何实现对位点选择性的控制仍然是个巨大挑战。芳烃的选择性通常受到内部立体结构和电子结构影响或者导向效应影响。这导致对缺电子芳烃的对位选择性官能团化或者在高电子浓度的间位选择性的官能团化变得非常困难。有鉴于此，美国Scripps研究所余金权（Jin-Quan Yu）教授等报道通过选择不同的配体在Pd(II)催化烯烃化反应中能够发生选择性的调节，在硅基保护的苯酚底物实现了对位C-H键和间位C-H键官能团化，因此对广泛种类的底物进行位点选择性官能团化。1）单齿2-吡啶酮（2-pyridone）配体能够高选择性的实现对位选择性，含有吡啶-吡啶酮双齿、吡啶单齿的双重配体体系能够翻转位点选择性从而对缺电子的间位进行官能团化。2）机理研究的结果显示双重配体体系对间位C-H键形成金属Pd化中间体，但是在对位C-H键金属Pd化的过程是可逆的，因此反应实现了电子浓度较高的芳烃进行间位C-H键烯烃化。 Guangrong Meng, Jie-Lun Yan, Nikita Chekshin, Daniel A. Strassfeld, and Jin-Quan Yu*, Ligand-Controlled Nondirected meta- or para-C–H Olefination of Silyl-Protected Phenols,DOI: 10.1021/acscatal.4c03858https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c03858
