1.浙江大学JACS：锌烷氧酯配体合成CdSe纳米晶体浙江大学彭笑刚教授、李炯昭副教授等报道在强限域和弱限域尺寸范围内，能够合成尺寸、形状（量子点、纳米棒或纳米线）和晶面结构均一的单晶（无堆垛层错）纤锌矿型CdSe纳米晶体。1）考虑到纤锌矿型CdSe独特的c轴，使用一种新型中性配体（锌的烷氧酯化物），使其与占主导的非极性低指数晶面结合。无堆垛层错的纤锌矿型晶种而非闪锌矿型四面体的成核是关键步骤，通过一系列与中性烷酸锌配体相匹配的条件对其进行优化。在后续生长阶段，条件要求相对宽松，但是中性锌的烷氧酯化物配体对于实现这些单晶纳米晶体近乎原子级平整的晶面仍至关重要。在强限域尺寸范围内，纤锌矿型CdSe纳米晶体的集合体光致发光（PL）半高宽（FWHM）达到创纪录的低值（59 meV）。在弱限域尺寸范围内，观察到由热布居引起的双峰PL现象。2）与闪锌矿型CdSe纳米晶体相比，均一且单晶的纤锌矿型CdSe纳米晶体展现出独特的尺寸依赖光学性质。本文研究的结果表明，能够实现原子级精确合成胶体半导体纳米晶体，这使得开发出一类先进的纳米材料，用于探索各种光学和光电器件应用。 Xu Cao, Jiongzhao Li*, Xudong Qian, Chuyue Li, and Xiaogang Peng*, Nucleation and Growth of Monodisperse and Monocrystalline Wurtzite CdSe Nanocrystals: Zinc Alkanoates as Neutral Ligands, J. Am. Chem. Soc. 2025DOI: 10.1021/jacs.4c15987https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c159872.麻省理工学院JACS：自动流动相合成人工血红素金属酶用于立体有机合成酶催化小分子反应的卓越效率推动了其在有机化学中的广泛应用。有鉴于此，麻省理工学院Bradley L. Pentelute教授、Stephen L. Buchwald教授等报道采用自动化快速流动固相合成法，能够不受限制地引入非天然氨基酸的数量和结构，从而获得具有催化活性的全长酶。 1） 这项研究展示了铁依赖性枯草芽孢杆菌肌红蛋白（BsMb）和抹香鲸肌红蛋白（SwMb）的全合成过程。合成的酶在卡宾转移反应中表现出优异的对映选择性和产率。2）通过使用合成获得的L-BsMb和D-BsMb突变体，在苯乙烯的环丙烷化反应中，实现了对映选择性的绝对控制，两种突变体分别能够以相同但相反的对映体富集选择性合成环丙烷产物的不同对映体。对修饰非天然氨基酸的BsMb突变体进行详细的构效关系研究，发现了从未被发现的氢键相互作用，这种相互作用是苯乙烯环丙烷化反应中对映选择性的主要动力。作者认为这种方法能够可靠和快速的生成具有非天然氨基酸的全合成酶，这项工作能够推动生物催化领域的发展。Giulio Fittolani, Dennis A. Kutateladze, Andrei Loas, Stephen L. Buchwald*, and Bradley L. Pentelute*, Automated Flow Synthesis of Artificial Heme Enzymes for Enantiodivergent Biocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2025 DOI: 10.1021/jacs.4c13832https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c138323.大连化物所Angew：单层MoS2面内S缺陷增强切断C-O提高RWGS性能将二氧化碳还原为一氧化碳为通过二氧化碳利用生产有价值的化学品提供了一种有前景的方法。但是，催化剂的快速失活和活性不足仍然是挑战。有鉴于此，中国科学院大连化物所黄延强研究员、苏雄、Xin Shang等报道开发了一种软硬双模板方法，使用价格便宜并且能够规模化的模板合成层状MoS2，通过控制层数可以方便的调节硫空位。1）平面内空位的浓度随着MoS2层数的减少而不断增加，有助于单层MoS2的CO选择性达到100%，并在600°C下反应300小时后性能稳定。CO的时空产率达到35.7 gCO-1gcat-1 h-1，比大多数目前的催化剂性能更好。2）多种表征测试以及结合理论计算表明，面内硫空位通过直接解离CO2来增强CO的产生，使得面内硫缺陷的活性比边缘硫空位高5.8倍以上。决速步骤从切断边缘C-O化学键变成能垒较低的平面硫空位再生。 这项研究展示了通过调控不同结构的空位设计和合成MoS2减少二氧化碳排放，揭示了潜在的工业应用前景。Zhiyuan Zheng, Xin Shang, Weijue Wang, Xiaofeng Yang, Xiong Su, Yanqiang Huang, Boosting C-O Bond Cleavage and Reverse Water-Gas Shift Activity via Enriched in-plane Sulfur Vacancies in Single-Layer Molybdenum Disulfide, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202422953https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024229534.天津大学Angew：Fe-N-C单原子转化为FeNxSey簇增强PEMFC催化活性铁氮碳（Fe–N–C）催化剂是质子交换膜燃料电池（PEMFCs）中最有希望替代铂催化剂的材料，然而在装置中，其高性能无法维持足够长的时间。构建一种不同于Fe–N–C催化剂中平面正方形 Fe–N4构型的新型铁配位环境，有望突破目前的稳定性限制，但是稳定性的增强仍需要人们不断的探索。有鉴于此，天津大学凌涛教授等报道将Fe–N–C转化为一种新型FeNxSey催化剂，其中铁位点由N和Se原子的三维3D共配位。1）FeNxSey催化剂比Fe–N–C催化剂展现出更好的四电子氧还原反应（4e⁻ ORR）活性和选择性。具体的，FeNxSey上H2O2和羟基自由基・OH的产量分别仅为Fe–N–C上的1/4和1/3。FeNxSey催化剂表现出优异的稳定性，经过10000圈循环后，其半波电位（E1/2）仅下降10 mV，远小于Fe–N–C催化剂的56 mV，是迄今报道的最稳定的无铂催化剂。此外，这种三维共配位结构抑制了在H2O2存在下铁的脱金属。2）基于FeNxSey的质子交换膜燃料电池表现出优异的耐久性，在加速老化测试后，其电流密度的衰减明显低于Fe–N–C催化剂的器件性能。 Yang Zhao, Pengfei Yin, Yuanyuan Yang, Ruguang Wang, Cairong Gong, Jisi Li, Jiaxin Guo, Quanlu Wang, Tao Ling, Converting Fe–N–C single-atom catalyst to a new FeNxSey cluster catalyst for proton-exchange membrane fuel cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202419501https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024195015.Angew：Co簇-GaN光催化甲烷转化为乙烷和丙烷 甲烷光催化非氧化偶联（PNOCM）为合成有价值的C2+烃类并最大程度减少副反应提供了一条具有前景的途径。虽然目前氧化物为主的光催化剂在PNOCM领域是主要的催化剂，但由于C-C偶联反应的效果不好，而且晶格氧导致甲烷发生过度氧化，因此PNOCM催化存在转化率、选择性和稳定性缺乏的问题。有鉴于此，密歇根大学张丙兴博士、米泽田教授、Theodore B. Norris、耶鲁大学Victor S. Batista等报道利用GaN（产量最高的半导体之一）和痕量Co金属簇（0.1 wt%）实现PNOCM甲烷转化为乙烷和丙烷。1）这个光催化体系表现了优异的稳定性，在110 h内性能稳定，乙烷的转化率约为192.3 mmol g-1 h-1，丙烷的转化率约为17.9 mmol g-1 h-1，而且几乎没有检测到焦炭副产物，据研究者所知，这个性能是目前报道的最高活性和稳定性。2）这种高活性归因于钴簇起到甲烷活化和C-C偶联的关键作用，通过从p-GaN到Co簇的超快光生电荷转移，能够大大加速这一过程。此外，GaN载体通过在反应过程中原位生成N-H和O-H物种，进一步协同增强甲烷的活化，并对甲烷起到了至关重要的阻碍过度氧化的作用，因此实现了高选择性和稳定性。 Zhengwei Ye, Zhuoran Long, Bingxing Zhang, Ishtiaque Ahmed Navid, Jan Paul Menzel, Yifan Shen, Shubham Mondal, Facheng Guo, Theodore B. Norris, Victor S. Batista, Zetian Mi, Photocatalytic Conversion of Methane to Ethane and Propane Using Cobalt-Cluster-Activated GaN Nanowires, Angew. Chem. Int. Ed. 2025DOI: 10.1002/anie.202500158https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2025001586.中科大Nature Commun：GaN/Si光电极异质结增强光催化制氢开发高效耐用的光电极对于实现光电化学水分解的大规模应用至关重要。有鉴于此，中国科学技术大学孙海定教授等报道一种独特的光电极，它由重新配置的硅片上氮化镓纳米线负载金纳米颗粒作为助催化剂组成，在AM 1.5G一个太阳光照下，其施加偏压光子-电流转换效率达到了令人瞩目的 10.36 %，同时在高电流密度下实现了超过800 h的稳定光电化学（PEC）HER。 1）通过简单的碱性蚀刻步骤对GaN纳米线进行调整，暴露内部的(10-1-1)晶面，实现了具有强电子相互作用的高度耦合的半导体纳米线-助催化剂异质界面。这种强耦合的重新配置的GaN纳米线/Au异质界面不仅优化了金纳米颗粒的电子结构，形成了丰富的高活性界面区域，最终实现了优异的析氢活性，还使氮化镓纳米线能够为金纳米颗粒提供更强的锚固作用，防止在剧烈的HER催化反应过程中Au纳米颗粒脱落。2）这项研究提出的光电极提供了一种可行的结构，有助于解决光电化学装置在生产清洁氢燃料方面的效率-可靠性瓶颈。 Chen, W., Wang, D., Wang, W. et al. Enhanced solar hydrogen production via reconfigured semi-polar facet/cocatalyst heterointerfaces in GaN/Si photocathodes. Nat Commun 16, 879 (2025).DOI: 10.1038/s41467-024-55743-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-55743-47.大连化物所Nature Commun：无定形-晶化双晶相Cu电催化合成氨可再生能源驱动的电催化硝酸盐还原反应为温和条件下合成氨提供了一条低碳且可持续的途径。但是，目前电催化还原硝酸盐合成氨的过程难以达到实用性，主要因为电催化活性和长期稳定性难以达到要求。有鉴于此，中国科学院大连化物所王国雄研究员、高敦峰研究员等报道使用一种稳定的无定形/晶态双相铜催化剂实现了高效率的电化学合成氨。1）在2.6 ± 0.01 V的低电池电压下，氨的部分电流密度和氨的产率分别能够达到3.33 ± 0.005 A cm-2和15.5 ± 0.02 mmol h-1 cm-2。值得注意的是，这种双晶相Cu催化剂能够在1.5 A cm-2的高电流密度下，稳定产氨的法拉第效率达到90%，寿命长达300 h。采用面积为100 cm²的放大器件表明，在电流为160 A，生成NH3的速率高达11.9 ± 0.5 g h-1。2）这种优异的电催化性能归因于稳定的无定形Cu的存在，这些无定形Cu促进了含氮中间体的吸附和氢化，改善生成氨的反应动力学。这项工作突出了稳定亚稳非晶结构对于提高电催化反应活性和长期稳定性的重要性。
Wang, Y., Wang, S., Fu, Y. et al. Ammonia electrosynthesis from nitrate using a stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst. Nat Commun 16, 897 (2025).DOI: 10.1038/s41467-025-55889-9https://www.nature.com/articles/s41467-025-55889-98.天津理工大学&河北大学Nature Commun：光催化CO2合成高纯度甲醇在温和条件下将CO2转化为甲醇备受关注，但是具有非常大的困难与挑战。无论是电化学还是热催化二氧化碳还原制甲醇，得到的甲醇浓度通常都非常低（并且与水混合），需要耗能巨大的纯化过程。有鉴于此，天津理工大学鲁统部教授、焦吉庆教授、河北大学李亚光研究员等设计了一个模拟太阳光驱动的串联催化系统，这个串联催化体系能够电化学还原CO2生成合成气，随后进一步光热转化得到高纯度的甲醇（体积分数>97%）。1）这项研究构建了一种自支撑的电催化剂，其具有Ni单原子和封装的Co纳米颗粒的两个活性位点，能够通过太阳能驱动的CO2电化学还原，持续生成H2/CO比例~2的合成气。生成的合成气随后被送入光热催化反应器模块（TiC/Cu/CuZnAl结构），在1个太阳光的强度下光照能够制备高纯度的甲醇，产率达到0.238 gCH3OH/gcat/h。 2）这项工作展示了一条将二氧化碳直接转化为高纯度甲醇的可行且可持续的途径。 Jiao, J., Ma, Y., Han, X. et al. Sun-simulated-driven production of high-purity methanol from carbon dioxide. Nat Commun 16, 857 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56101-8https://www.nature.com/articles/s41467-025-56101-8
