1.武汉大学Angew：界面吸附OH移动促进HOR氢氧化反应动力学
通过异质结工程构筑双功能位点能够加快生成水的速率，这个方法是改善碱性氢氧化反应（HOR）动力学的重要策略。目前人们主要通过表面相邻位点的协同作用记忆表面反应能量的方式改善HOR反应。但是超出双功能机理之外的催化剂表面关键中间体物种的表面移动通常被人们忽略。有鉴于此，武汉大学罗威教授等报道Ni3C-Ni催化剂模型，发现正电Ni3C位点的Ohad物种快速移动到负电Ni位点，这种作用起到促进生成水分子的决定性作用。1） 作者发现，这种未曾预料的Ohad物种在催化剂表面移动现象是因为表面电荷密度的较大区别以及Ni3C和Ni的界面环境不同导致。通过这种作用，Ni3C-Ni催化剂在碱性HOR电催化反应中表现优异的质量活性，达到Ni和Ni3C的性能的19倍或21倍。2） 这项研究不仅展示了碱性HOR反应的新型机理，而且有助于发展先进的碱性燃料电池电催化剂。 Yana Men, Yue Tan, Peng Li, Yaling Jiang, Lei Li, Xiaozhi Su, Xiaomei Men, Xueping Sun, Shengli Chen, Wei Luo, Boosting Alkaline Hydrogen Oxidation Kinetics through Interfacial Environments Induced Surface Migration of Adsorbed Hydroxyl, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202411341https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024113412.Angew：可扩展、高产量的单层 MXene 制备适用于多种应用MXene(Ti3C2Tx)因其出色的导电性和亲水性而闻名；然而，单层的低产量阻碍了其工业可扩展性。在此，哈尔滨工业大学樊志敏，刘宇艳，南京大学Ningning Cao等人提出了一种策略，通过使用高温超声破坏多层MXene的氢键笼限制来大幅提高单层的产量，挑战了单层MXene只能在较低温度下制备的传统观念。1）在大约70°C时，多层MXene的含氧端基与周围水分子之间的氢键减弱，削弱了氢键笼限制。这使得超声空化能够产生更多的微泡，穿透多层MXene的层间，从而温和彻底地分层成更大的单层纳米片。2）这些纳米片在短短几十分钟内即可实现高达95%的产量，其性能可与传统冰浴法生产的纳米片相媲美。此外，利用该高产率方法规模化制备的高浓度MXene墨水表现出优异的打印加工性能，制备的产品表现出优异的红外隐身和焦耳加热特性，解决了MXene制备的关键技术瓶颈，为其广泛的工艺和工业应用奠定了基础。
Xiangxiang Shi, et al, Scalable, High-Yield Monolayer MXene Preparation from Multilayer MXene for Many Applications, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202418420DOI: 10.1002/anie.202418420https://doi.org/10.1002/anie.2024184203.Angew：微妙调节NIR-II分子以实现多模态成像导航的协同治疗光学诊疗是疾病治疗的重要前沿领域之一。开发具有强大的吸收性能、优异的近红外二区(NIR-II)荧光特性和高光热转换效率的单分子物种对于光学诊疗而言是一项非常重要但也极具挑战性的任务。有鉴于此，深圳大学王东教授提出了一种分子设计理念，即在单一制剂中将非共价构象锁(NoCLs)与聚集诱导发光(AIE)进行集成以提高多种光物理特性，从而实现高效的光学诊疗。 1）在分子结构中心引入具有构象锁特征的NoCLs骨架可提高结构的平面度和刚性，并同时改善吸收性能，从而可使以NIR-II区为中心的发射波长发生红移。2）与此同时，主要源于分子结构末端灵活的类螺旋桨状几何结构的AIE倾向可导致该分子的聚集体具有优异的发射强度和的光热转换性能。实验结果表明，优化的分子能够通过NIR-II荧光-光声-光热三模态成像引导的光热-化学协同治疗实现精准的肿瘤诊断和完全的肿瘤消融。Jiangao Li. et al. As Aggregation-Induced Emission Meets with Noncovalent Conformational Locks: Subtly Regulating NIR-II Molecules for Multimodal Imaging-Navigated Synergistic Therapies. Angewandte Chemie International Edition. 2024 DOI: 10.1002/anie.202413219https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024132194.清华大学JACS：NiFe杂核双原子拟酶光催化还原CO2CO2的催化还原制备化学品和燃料是个挑战巨大的反应过程，Ni-Fe双金属一氧化碳脱氢酶（[NiFe]-CODH）能够高效率的在接近热力学平衡的条件下，在CO2和CO之间可逆的转变，这说明杂和双金属协同作用对于CO2还原催化剂的重要作用。但是目前NiFe双金属模型催化剂很少应用于CO2催化还原，这导致人们对于双金属结构和功能的理解并不充分。 有鉴于此，清华大学章名田等报道发展了一种双金属NiFe复合物光催化还原CO2制备CO。1）NiFe双金属催化剂的性能明显比同核NiNi催化剂的性能更好。光催化反应和反应机理研究结果显示氧化还原活性的1,10-菲罗啉（phenanthroline）配体起到重要的作用。NiII(μ-CO22–-κC:κO)FeII中间体的FeII的合适Lewis酸性起到重要作用。2）这项研究展示了首个杂核NiFe分子催化剂，能够高效率的催化还原CO2为CO，加深了人们对于杂核双金属原子之间的配合作用，有助于设计高效选择性CO2还原催化剂。
Yao Xiao, Hong-Tao Zhang, and Ming-Tian Zhang*, Heterobimetallic NiFe Complex for Photocatalytic CO2 Reduction: United Efforts of NiFe Dual Sites, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c08510https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c085105.清华大学JACS：优化双吖丙啶(diazirine)交联剂改善量子点图案化具有强荧光效率的胶体量子点是具有前景的下一代电子学和光子学器件材料，但是如何精确大规模的进行量子点图案化处理，而且在集成到QLED显示器的过程中不损坏它们的性质仍然是个困难和挑战。有鉴于此，清华大学张昊、维多利亚大学Jeremy E. Wulff等报道将双吖丙啶(diazirine)交联剂无损的直接的进行量子点光图案化。 1）这种交联剂的设计关键是引入供电子取代基，从而能够形成空气稳定且能够进行光图案化的基态单线态卡宾。在温和环境下这种简练策略能够对不含贵金属的量子点进行光图案化，分辨率达到13000像素/英寸。图案化的量子点层完全保留光学和光电性能。2）图案化的InP/ZnSe/ZnS量子点层状结构器件的荧光达到15.3%的量子效率，而且最大的荧光强度达到40000cd m-2，比现有量子点图案化方法更好。随后，将这种无缝集成图案化QLED的薄膜晶体管电路以及双色显示器阵列。这项研究结果明确说明设计量子点图案的重要性，有助于将先进的光图案化策略用于制备商业化的QLED显示器以及其他量子点器件。Zhong Fu, Stefania F. Musolino, Wenyue Qing, Hongjin Li, Felix J. de Zwart, Zhi Zheng, Mingfeng Cai, Yun Gao, Bas de Bruin, Xingliang Dai, Jeremy E. Wulff*, and Hao Zhang*, Direct Photopatterning of Colloidal Quantum Dots with Electronically Optimized Diazirine Cross-Linkers, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c09209https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c092096.浙江大学Nature Commun：机器人AI辅助实现每天尝试10000个反应传统有机化学合成通常需要实验人员每天进行多次实验。有鉴于此，浙江大学方群教授、陆展教授、潘建章博士、浙江大学-之江实验室陈广勇研究员等报道开发了一种基于液芯波导(liquid-core waveguide)、微流体液体处理(microfluidic liquid-handling)和人工智能技术(artificial intelligence)的机器人系统，搭建了超高通量化学合成、在线表征和大规模光催化反应条件筛选的体系。 1）该系统能够在几秒钟内进行自动反应物混合物制备、更换、引入、超快光催化反应、反应产物的在线光谱检测以及不同反应条件的筛选。 2）该系统应用于大规模筛选光催化[2+2]环加成反应的12000个反应条件，包括多个连续和离散的变量，每天能够达到高达10000个反应条件的超高通量反应条件筛选。基于这些数据，进行人工智能辅助的反应物/光催化剂交叉预测。 Lu, JM., Wang, HF., Guo, QH. et al. Roboticized AI-assisted microfluidic photocatalytic synthesis and screening up to 10,000 reactions per day. Nat Commun 15, 8826 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53204-6https://www.nature.com/articles/s41467-024-53204-67.深圳大学&四川大学Nature Commun：氧化还原介质抑制产氯副反应促进海水制氢使用可再生电能直接电解海水，提供可持续发展要求的海水制氢路线，但是海水电催化制氢反应面临着氯氧化副反应，严重影响海水电解效率，而且腐蚀电极。有鉴于此，深圳大学/四川大学谢和平院士、吴一凡副研究员、兰铖助理研究员、刘涛研究员等报道氧化还原介导策略抑制氯氧化副反应，将海水直接电解体系与分离的产氧反应器集成。1）这种策略使用[Fe(CN)6]3-/4-作为电池和反应器之间电子传输，替代传统的OER反应，在动态上更有利，因此能够不必通过气体反应，而是直接发生单电子转移，因此能够非常好的消除含氯的副产物。2）这个体系能够在比较低的电压下工作（~1.37V, 10mA cm-2；~1.57V, 100mA cm-2），而且能够在Cl-离子饱和溶液中稳定的工作，这个体系有可能实现氯排放为零的目标。通过进一步改善氧化还原介质和催化剂，有可能增强DSDE体系的价格成本和可持续性。
Liu, T., Lan, C., Tang, M. et al. Redox-mediated decoupled seawater direct splitting for H2 production. Nat Commun 15, 8874 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-53335-whttps://www.nature.com/articles/s41467-024-53335-w 8.南京大学Nature Commun：表面限域自由基增强电催化烯烃环氧化通过烯烃的氧化制备环氧化物是合成工业化学品和材料的关键中间体，目前的烯烃氧化策略通常需要非常苛刻的反应环境，包括高温高压，而且需要使用毒性氧化剂，这影响了能量效率和可持续性。直接进行电催化环氧化是可能解决这个难题的策略。有鉴于此，南京大学丁梦宁教授等报道一种普适性的电化学环氧化策略，实现了动力学限域表面自由基反应的路径。1）这种电催化反应能够在温和的反应条件实现高效率的电催化环氧化效率，环己烯的环氧化反应中，选择性>99%，产率>80%，法拉第效率>80%，而且兼容大量的烯烃反应物。2）催化反应是由于界面双分子反应机理（L-H机理），其中包括限域在表面的Br自由基，能够活化惰性C=C双键，避免发生均相自由基副反应。通过可再生能源和水作为绿色的氧化剂，能够实现可持续的制备化学品。
Ran, P., Qiu, A., Liu, T. et al. Universal high-efficiency electrocatalytic olefin epoxidation via a surface-confined radical promotion. Nat Commun 15, 8877 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53049-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-53049-z
