1.赵东元院士&晁栋梁JACS：高价态氧化还原硫化物溶液电池
基于硫化物的溶液电池是具有前景的安全、价格便宜、高容量能量存储，但是硫化物的输出电压太低，导致难以达到高能量阴极的需要，这是因为低价态S2-/S0本征电势较低导致（E0=-0.51 V vs SHE）。有鉴于此，复旦大学赵东元院士、晁栋梁教授等报道首次通过高价态的硫化物（S2O32-/S4O62-）实现了E0>0 V vs SHE的正向氧化还原电势。1）通过原位XAS表征、原位Raman光谱以及DFT理论计算，说明这种高价态硫化物氧化还原过程具有非常好的可逆性和动态电荷转移。2）在1.4 V的高电压下，溶液相多硫化物实现了193 Ah L-1的可逆容量，寿命超过1000 h（容量保持99.6 %）。这项研究为发展高价态S电催化提供指导，为发展溶液电池开辟道路。 Yutong Feng, Boya Wang, Wanhai Zhou, Hongrun Jin, Xiaoyu Yu, Tengsheng Zhang, Jian Zhao, Hongpeng Li, Jingwen Zhao, Wei Li, Chenyan Ma, Dongliang Chao*, and Dongyuan Zhao*, High-Valent Thiosulfate Redox Electrochemistry for Advanced Sulfur-Based Aqueous Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c10159https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c101592.王定胜&刘军枫JACS：离子识别策略构筑双原子位点催化剂异相双原子位点催化剂具有非常强的应用前景，但是目前合成异项双原子催化剂需要不同原子自由的修饰到载体上，导致合成的产率较低。有鉴于此，清华大学王定胜教授、北京化工大学刘军枫教授等报道合成了一系列异相双原子位点催化剂，包括Fe1Sn1, Fe1Co1, Fe1Ni1, Fe1Cu1, Fe1Mn1, Co1Ni1, Co1Cu1, Co2, Cu2双原子位点。1）这种方法通过将无机有机金属阳离子和阴离子形成离子对的方式，依次吸附到氮掺杂碳载体上。2）Fe1Sn1-DAC双环异相催化剂在2 bar H2-O2燃料电池实现了创纪录的1.218 W cm-2的峰值功率密度，稳定性比单原子Fe-N4显著提高。进一步研究结果显示Fe1Sn1的双位点之间的协同作用能够优化*OH的吸附，并且避免Fenton反应，这导致这种催化剂具有优异的催化活性。Bingqing Wang, Xiang Yang, Chongbao Xie, Hao Liu, Chao Ma, Zedong Zhang, Zechao Zhuang, Aijuan Han, Zhongbin Zhuang, Libo Li, Dingsheng Wang*, and Junfeng Liu*, A General Metal Ion Recognition Strategy to Mediate Dual-Atomic-Site Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c06173 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06173基于InAs胶体量子点的光电器件需要合成高度单分散的CQD。由于含砷的反应物三甲基甲硅烷基砷（(TMSi3)As）、三甲基锗基砷（(TMGe3)As）具有复杂性，人们进行了许多尝试发展新合成原料；但是目前，只有上述两种高反应性前体能够产生优异的光电探测器器件性能。有鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent院士等从机制角度研究，发现助表面活性剂二辛胺（dioctylamine ）起到产生单分散InAs的关键作用。1）通过对InAs量子点的表面配体进行定量分析，我们发现(TMGe3)As形成富集In的特性，而且发现表面存在无定形油酸铟的壳，我们发现这导致产生表面缺陷。因此，通过材料加工策略来去除表面壳层，从而在量子点中实现有效的电荷转移。2）开发了表面修饰策略调节量子点的合成过程，不论合成原料的比例，都能够合成得到比较平衡的In/As化学计量比，能够制造940 nm激子量子效率（25-28%）EQE达到目前最好品质区间的近红外光电探测器。 Hyeong Woo Ban, Maral Vafaie, Larissa Levina, Pan Xia, Muhammad Imran, Yanjiang Liu, Amin Morteza Najarian, and Edward H. Sargent*, Resurfacing of InAs Colloidal Quantum Dots Equalizes Photodetector Performance across Synthetic Routes, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c06202https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c062024.郑州大学臧双全等Angew：POM和Au-NHC构筑三明治结构簇结构币金属（Au, Ag, Cu）的簇和多氧簇（POM）是两种代表性的亚纳米“人工合成原子”，在催化、传感、纳米医药领域具有应用前景。虽然人们在Ag/Cu簇与POM构筑复合材料得到许多进展，但是Au和POM组装仍然没有相关进展。有鉴于此，郑州大学臧双全教授、华中师范大学潘方方教授、河南理工大学董喜燕教授等报道设计了通过NHC配体稳定的Au3O簇与胺封端POM组装的结构。1）通过POM的胺配体与Au3O的氧原子之间反应，生成由三组分构成的簇，POM与两个NHC保护Au簇形成的夹心三明治。根据单晶X射线以及其他表征提出明确的晶体结构。2）发现调节NHC配体（使用质子化程度不同的NHC）能够降低三明治夹心簇结构中的Au原子数目，由于Au簇和POM簇之间的协同作用，这种复合结构簇具有优异的催化H2O2转化性能。这项工作为发展金属簇的功能复合材料提供帮助，有助于研究复合体系的簇相互作用增强催化活性。Atomically Precise Ternary Cluster: Polyoxometalate Cluster Sandwiched by Gold Clusters Protected by N‐Heterocyclic Carbenes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202408310https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024083105.湖南大学Angew：基于肽降解物的METTL3/14靶向用于改善黑色素瘤的免疫治疗响应METTL3是一个极具发展前景的癌症治疗靶点。然而，其在黑色素瘤发展中的致癌功能和用于开发靶向治疗药物的潜力目前仍未被充分探索。有鉴于此，湖南大学史俊峰教授确定了METTL3在黑色素瘤发生和发展过程中的致癌作用，并构建了靶向METTL3/14复合物的结合界面的肽抑制剂RM3，其可通过E3连接酶STUB1实现破坏和泛素介导的蛋白酶体降解。 1）RM3治疗可减少黑色素瘤细胞在体内外的增殖、迁移和侵袭，并诱导凋亡。转录组学分析表明，RM3-介导的METTL3/14 N6-甲基腺苷(m6A)甲基转移酶活性抑制会导致免疫相关基因发生变化，因此有望与免疫治疗发生相互作用。2）在体内，RM3与抗PD-1抗体的联合治疗能够显著提高抗肿瘤应答，并且具有良好的安全性。综上所述，该研究阐明了METTL3在黑色素瘤中的致癌作用，而且构建了一种能够用于黑色素瘤治疗的肽降解剂RM3。Hong Han. et al. Peptide degrader-based targeting of METTL3/14 improves immunotherapy response in cutaneous melanoma. Angewandte Chemie International Edition. 2024 DOI: 10.1002/anie.202407381https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024073816.Nature Commun：通过电化学方法研究异相催化甲酸脱氢反应的机理异相热催化甲酸脱氢是解决化学存储和制氢的一种方法，人们对于金属-溶液界面上的甲酸脱氢催化反应复杂的反应动力学过程相关认识比较缺乏，但是这对于设计高性能甲酸脱氢催化反应体系非常关键。有鉴于此，复旦大学蔡文斌教授、上海科技大学杨波教授等报道将Pd催化剂上的电化学甲酸脱氢催化反应解耦为两个半反应。1）将甲酸脱氢催化反应分解为甲酸氧化反应和产氢反应，并且通过调节溶液侧的电化学双层，实现对甲酸脱氢催化反应的控制。2）作者通过电化学测试和动力学同位素效应，原位红外，量子计算等方法，发现随pH改变的甲酸脱氢反应动力学，以及电化学双层结构导致的阳离子效应。这项研究展示了如何通过电化学理论和测试方法理解异相催化反应体系的动力学问题。Qin, X., Li, J., Jiang, TW. et al. Disentangling heterogeneous thermocatalytic formic acid dehydrogenation from an electrochemical perspective. Nat Commun 15, 7509 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-51926-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-51926-17.唐军旺院士Nature Commun：Au-CeO2光子-声子协同甲烷氧化制备C2+ 在温和反应条件下直接将甲烷转化为高附加值化学品受到人们的广泛关注，但是由于甲烷的惰性和产物具有高反应活性，导致温和条件的甲烷催化转化仍具有非常大的困难与挑战。有鉴于此，伦敦大学学院/清华大学唐军旺院士、北京林业大学张天雨教授等报道使用可见光活性的Au-CeO2催化剂，实现了光子-声子（photon-phonon）共同驱动的催化反应过程实现甲烷直接氧化偶联，优化后的反应条件得到创纪录的乙烷产量（755 μmol h-1）和选择性（93 %），在365 nm的表观量子效率达到12 %。1）光催化剂的活性能够保持120 h，没有明显的性能衰减。将催化剂在比较高的温度预处理，能够引入氧空穴，改善氧的吸附与活化。2）Au作为空穴受体，有助于催化剂的电荷分离，避免产物过度氧化，促进C-C偶联反应。通过这些策略增强光子的利用效率和产物的产量。Wang, C., Xu, Y., Xiong, L. et al. Selective oxidation of methane to C2+ products over Au-CeO2 by photon-phonon co-driven catalysis. Nat Commun 15, 7535 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51690-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-51690-28.谢毅院士团队Adv Mater：空穴极化阻碍电子-空穴复合促进光催化固氮目前人们在发展光催化反应的过程中受到载流子利用效率和移动效率的影响，克服这个问题需要发展新型光催化机理，增强光生电子-空穴分离的效率。有鉴于此，中国科学技术大学谢毅院士、肖翀教授、张群教授等报道通过形成空穴极化子的方式阻碍光生电子和空穴的复合。1）在KTaO3超薄纳米片的表面引入无序的孔结构，通过ESR、荧光、超快光谱等表征技术明确说明增强载流子-声子耦合，从而形成空穴极化子，阻碍光生电子-空穴的复合。 2）在具有挑战性的氮气氧化反应中，发现KTaO3超薄纳米片的原子无序孔结构产生优异的N2光氧化生成硝酸盐的性能，硝酸盐的产量达到2.1 mg g-1 h-1。这项研究明确的说明了电荷载流子复合现象在各种光催化过程中的挑战性难题，为提高光催化性能提供广阔的机会。Huiyi Li, Renli Chen, Liang Sun, Yanru Wang, Qilong Liu, Qun Zhang, Chong Xiao, Yi Xie, Hole Polaron-Mediated Suppression of Electron–Hole Recombination Triggers Efficient Photocatalytic Nitrogen Fixation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/adma.202408778https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408778
