1.中科大JACS：在酞菁钴COF中调节活性位点附近电场增强光催化CO2还原局部电场（LEF）在催化过程中起着重要作用；但是，精确构建和调控活性位点周围的电场微环境仍然是一个巨大的挑战。有鉴于此，中国科学技术大学江海龙教授、孟征教授等报道开发了一种超分子策略调控LEF，这种调控策略通过将大环18-冠-6（18C6）分子引入含酞菁钴（CoPc）的COF。利用18C6和钾离子（K+）之间的超分子相互作用，可以在CoPc周围增强K+的局部浓度，在Co催化活性位点附近产生LEF微环境。1）这种超分子体系产生LEF的COF在光催化CO2还原反应（CO2RR）的催化活性实现高达7.79 mmol mmolCo-1 h-1，比没有18C6的对照COF相比性能提高180 %。通过使用不同的抗衡离子调节钾盐，能够充分的利用K+@18C6相互作用，实现对LEF效应的微调。2）原位光谱和DFT理论计算表明，K+与18C6之间的结合能够产生一个正电场，因此对CO2RR反应涉及的关键中间体*COOH稳定，通过卤素离子介导K+@18C6相互作用和氢键相互作用来调节，从而在不同程度上提高CO2RR催化性能。 Yi Zhang, Xinyu Guan, Zheng Meng*, and Hai-Long Jiang*, Supramolecularly Built Local Electric Field Microenvironment around Cobalt Phthalocyanine in Covalent Organic Frameworks for Enhanced Photocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c16538https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c165382.湘潭大学JACS：BN共掺石墨烯不饱和醛选择性加氢制备不饱和醇开发具有优异活性和稳定性的全固态受阻路易斯酸碱对（FLPs）无金属加氢催化剂仍然是一项重大挑战。有鉴于此，湘潭大学刘平乐教授、吕扬副教授等报道通过在还原氧化石墨烯表面制造碳缺陷和杂原子掺杂的策略，制备了B、N共掺杂的FLPs催化剂（De-rGO-NxBy），并将其应用于α,β-不饱和醛选择性加氢制备不饱和醇的反应中。 1）研究发现，以双氰胺和偏硼酸作为氮源和硼源，能够在还原氧化石墨烯表面构建富电子的吡啶氮（Lewis碱）和相邻的缺电子B-N（Lewis酸）位点，从而形成FLPs位点。更重要的是，构建的碳缺陷有助于吡啶氮/B-N FLPs位点的形成，提高催化加氢活性和对不饱和醇的选择性。原位DRIFT和DFT计算表明，吡啶氮/B-N FLPs位点能够高效活化醛的C=O键和氢气分子，H-H键的解离能仅为0.53 eV。该催化剂在以环己醇及其衍生物为氢源的转移加氢反应中也表现出优异的催化性能。2）这项研究为全固态FLPs无金属催化剂的设计与制备提供了新思路，推动了绿色合成不饱和醇的发展。 Linhao Zhong, Xiaoqing Liao, Huaquan Huang, Haishuai Cui, Jinmei Huang, He’an Luo, Yong Pei, Yang Lv*, and Pingle Liu*, B, N Codoped Defective Reduced Graphene Oxide as a Highly Efficient Frustrated Lewis Pairs Catalyst for the Selective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes to Unsaturated Alcohols, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c17103https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c171033.大连理工大学JACS：POCOP配体Mo催化活化N2通过过渡金属配合物活化N2已成为温和条件下固定N2的有力策略。过渡金属配合物对N2的转化包括解离和缔合两个主要的途径。N2在两个金属位点之间的均裂是解离活化N2的关键步骤，这种方法被人们是制备末端金属氮化物的有效方法，而末端金属氮化物是两条路线的关键中间体。因此，N2裂解的条件受到人们的广泛关注。 有鉴于此，大连理工大学廖骞等研究了N2在POCOP钳形配体配位的Mo反应性，并分离和表征了许多新的N2相关中间体，包括 [(POCOPCy)MoI]2(μ-N2) (2Cy), (POCOPCy)Mo(N)(μ-N)MoI (5Cy), {[(POCOPCy)Mo(N2)2]2(μ-N2)}[Na(crypt-222)] (6Cy-crypt), [(POCOPCy)Mo(N2)2(μ-N2)Mo(N)]Na (8Cy)。1）从实验和理论研究金属中心的氧化态、π电子、反应条件对催化剂对N2反应性的影响。2）发现了调控N2活化途径的一些基本认识：没有配体反式转移到桥接N2的N2桥接Mo二聚体是切断N2分子的优选结构；在{MoNNMo}结构，关键是足够的电子转移到σ-σ*-σ相关轨道是关键；加热或电子的激发有利于通过解离途径活化N2。 Guoqiang Zhang, Qijun Li, Xinchao Wang, Li Jin, and Qian Liao*, Diverse Behaviors of N2 on Mo Centers Bearing POCOP-Pincer Ligands and the Role of π-Electron Configuration in Regulating the Pathway of N2 Activation, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c16240https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c162404.JACS：高效胞质递送单链聚合人工酶以实现细胞内催化和化学动力学治疗设计人工酶用于体内催化目前仍面临生物大分子污染、生物分布差和底物相互作用不足等严峻挑战。有鉴于此，复旦大学聂志鸿教授、清华大学杨振忠教授和沈阳医学院柳云恩教授开发了带有Cu/N-杂环碳烯活性位点（SCNP-Cu）的单链聚合物纳米颗粒，其可作为过氧化物酶模拟物实现体内催化和化学动力学治疗（CDT）。 1）与基于未折叠线性聚合物支架和多链交联支架的酶模拟物相比，SCNP-Cu可在体内外表现出更好的肿瘤积累和CDT效率。具有蛋白样大小的SCNP支架可促进被动扩散，而其表面的正电荷则能够实现主动的转胞吞作用，以深入渗透肿瘤，并在肿瘤部位积累。研究发现，SCNP支架的亚分子区室可有效保护活性位点免受蛋白质结合，从而能够为生命系统内的催化过程提供“更清洁”的微环境。2）实验结果表明，SCNP-Cu的折叠结构有利于其实现胞质递送和胞质内的自由扩散，确保能够与内源性H2O2发生有效接触，以原位产生有毒的羟基自由基（·OH），破坏细胞内靶标（如脂质，核酸）。综上所述，该研究构建的多功能SCNP基纳米平台能够为开发用于体内催化的人工酶提供一个新的方法。Di Zheng. et al. Efficient Cytosolic Delivery of Single-Chain Polymeric Artificial Enzymes for Intracellular Catalysis and Chemo-Dynamic Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c14264https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c142645.中国农大Nature Commun：生物质水热液化合成绿色煤炭和润滑剂通过水热液化（HTL）反应从生物质中提取生物原料（Biocrude）能够作为可持续性的石油化工替代品，用于获得能源和生物化学品。将生物原料进行升级转化不可避免的面临着权衡，因为通过加氢处理需要消耗大量的氢气，但是不通过氢气处理则产生大量的固体残渣。有鉴于此，中国农业大学刘志丹教授等报道一种非氢化的加工处理的概念性方法，这种方法能够同时合成绿煤（green coal）和生物润滑剂（bio-lubricant），实现了优异的接近完全的增值化（~90%）。1）这种方法获得的绿煤比商业煤品相比具有更高的热值，更低的燃料比和更低的灰分含量。得到的真空蒸馏物的粘度达到润滑油的粘度的水平。2）一项生命周期评估（life cycle assessment）证实，与传统的加氢生物炼制方法相比，开发的这种模式的温室气体排放减少28%，能源投入减少35%。这种方法为环保、安全、方便的模式从巨大的生物废品进行生物原油精炼提供了一种有助于实现碳中和社会的路线。 Cao, M., E, R., Yuan, C. et al. Green coal and lubricant via hydrogen-free hydrothermal liquefaction of biomass. Nat Commun 16, 722 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56037-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-025-56037-z6.Nature Commun：镍基金属有机骨架的原位重组用于光催化 CO2 加氢随着全球对可持续能源的需求不断增加，探索新型高效实用的光催化剂仍然是研究和工业的迫切需要。特别是，金属有机骨架已被证明有助于碳循环的各个阶段，从二氧化碳捕获到其转化。在此，多伦多大学Geoffrey A. Ozin，Mohamad Hmadeh，Abdelaziz Gouda，Mohini Sain报道了三种同结构、镍基金属有机骨架的光甲烷化活性，这些骨架结合了额外的铌、铁和铝位点，在之前的报告中展示了从稀薄空气中捕获二氧化碳的卓越能力。 1）研究人员发现，铌骨架表现出最高的性能，在 180 °C 至 240 °C 之间，CO2 到 CH4 的转化率约为 750-7500 µmol*gcatalyst-1 *h-1，在光照和大气压下可实现 97% 的选择性。2）催化前后对该框架的深入表征揭示了原位重组过程的发生，而活性表面物质是在光催化条件下形成的，从而为开发高效的 CO2 转化光催化剂提供了全面的结构-性能相关性。Gouda, A., Hannouche, K., Mohan, A. et al. In-situ restructuring of Ni-based metal organic frameworks for photocatalytic CO2 hydrogenation. Nat Commun 16, 695 (2025).DOI：10.1038/s41467-025-55891-1https://doi.org/10.1038/s41467-025-55891-17.Nature Commun：在原子定制的网状气固界面上甲烷连续光氧化为甲醇在阳光下，利用由空气和水原位合成的过氧化氢 (H2O2) 对甲烷 (CH4) 进行光氧化，为生产绿色甲醇并储存间歇性太阳能提供了一种有吸引力的途径。然而，在常用的水相系统中，由于 CH4 气体和 H2O2 中间体在淹没界面处的可用性极低，光催化效率受到严重限制。在这里，河北大学叶金花，郝宇晨，北京理工大学王博等人报道了一种原子修饰的金属有机骨架 (MOF) 膜纳米反应器，该反应器在网状开放框架中的气固界面处促进 CH4 直接光氧化为甲醇。1）研究表明，MOF 节点上共定位的单原子钯和铁之间的多米诺骨牌协同作用能够在没有液态水的情况下高效生成和原位利用 H2O2，从而避免 H2O2 稀释。同时，通过太阳能驱动的界面水管理优化的“可呼吸”MOF 膜提供了高通量通道，以促进有效的气体扩散和快速的甲醇解吸和转移。 2）结果，研究人员证明了 0.25 M 甲醇以统一选择性进行超过 210 小时的连续光合作用，实现了14.4 mmol/h/g的高甲醇生产率。
Hao, Y., Chen, L., Liu, H. et al. Continuous photo-oxidation of methane to methanol at an atomically tailored reticular gas-solid interface. Nat Commun 16, 747 (2025).DOI：10.1038/s41467-025-56180-7https://doi.org/10.1038/s41467-025-56180-78.西北大学&中科大&新加坡国立Adv Mater：Mo1Cu单原子合金安培量级电催化还原CO2制备C2+将二氧化碳电化学还原为有附加值的多碳C2+产物，为可再生能源存储和二氧化碳利用提供了一条极具吸引力的途径，但要在工业级电流密度下实现高C2+选择性仍颇具挑战。 有鉴于此，西北大学屈云腾教授、王一助理研究员、冷坤岳博士、新加坡国立大学Yafei Zhao、中国科学技术大学Xiao Han等报道一种Mo1Cu单原子合金（SAA）催化剂，该催化剂在0.80 A cm-2的电流密度下，C2+法拉第效率高达86.4 %。此外，Mo1Cu上的C2+部分电流密度达到1.33 A cm-2，法拉第效率超过74.3 %。1）原位光谱结合DFT理论计算的结果表明，制备的Mo1Cu SAA催化剂可通过多活性位点协同作用实现原子尺度的级联催化。引入的Mo位点促进H2O分子解离生成活性H，同时，远离Mo原子的Cu位点（Cu0）是二氧化碳活化生成CO的活性位点。CO和H被Mo原子附近相邻的Cu位点（Cu&+）捕获，从而加快CO转化和C-C偶联反应。2）这项研究成果有助于设计原子尺度的串联电催化剂，促进高转化率的CO2转化为多碳产物。 Chenghao Jin, Yue Lin, Yanan Wang, Jingbo Shi, Ren Li, Yijiang Liu, Zongye Yue, Kunyue Leng, Yafei Zhao, Yi Wang, Xiao Han, Yunteng Qu, Engineering Atom-Scale Cascade Catalysis via Multi-Active Site Collaboration for Ampere-Level CO2 Electroreduction to C2+ Products, Adv. Mater. 2025DOI: 10.1002/adma.202412658https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412658
