催化

哈工程杨飘萍等：硫空位氧化还原干扰剂的设计，用于光热电与级联催化驱动的铜死亡-铁死亡-细胞凋亡肿瘤疗法哈工程杨飘萍等：硫空位氧化还原干扰剂的设计，用于光热电与级联催化驱动的铜死亡-铁死亡-细胞凋亡肿瘤疗法精选

所开发的多孔复合催化剂成功实现了材料结构可调性与工程实用性的有机结合，在环境催化领域展现出广阔的应用前景，为高附加值矿物材料用于废水处理提供了重要技术借鉴。

金属有机框架材料（MOFs）凭借其可设计的结构和可调控的功能特性，已成为催化领域的研究热点。

本推文简介：精选9篇发表在Nano-MicroLetters《纳微快报（英文）》上单原子催化剂在能源催化领域的相关论文。

XPS分析表明反应前后Cu元素价态发生变化，表明Cu元素参与了催化过程。

复合材料在催化过程中发挥了电子传递介质的关键作用，促进了四环素分子与PMS之间的电子转移。

本研究将金属有机框架材料（MOFs）原位生长于多孔地质聚合物（Geopolymer,GP）球形载体表面，开发了一种低成本的新型催化复合材料，系统研究了其对水中盐酸四环素（TCH）的降解性能与机制。

地质聚合物作为一种可在低温（通常低于100℃）条件下制备的铝硅酸盐材料，因其绿色环保的制备工艺和优异的力学强度及化学稳定性，被视为极具潜力的新型催化载体。

通过原位溶剂热法在地质聚合物表面成功生长Cu-MOFs，实现了多孔催化载体与催化活性组分的高效结合。

采用直接模板法制备了具有多孔结构的偏高岭土/矿渣基地质聚合物催化载体球，这种无高温烧结工艺显著降低了制备成本和能耗。

I高熵无序：多元素协同构筑“乱中有序”的催化结构

而HE(Ru,Mo)-MOFs在含有多种离子与有机杂质的化工废水中，仍维持低过电位与快速电荷传输动力学，表现出优异的催化稳定性。

中文题目：单原子协同纳米颗粒/团簇电催化研究进展

光热电催化激活：在1064nm激光照射下，富含硫空位的MCPG可驱动电荷载流子从高温区向低温区扩散，产生电势差，从而激活光热电催化作用。

亚稳态的高熵无序结构则易于在电化学环境下发生可逆重构，动态生成富缺陷活性界面，持续维持高催化活性。

在碱性海水中，HEO-FeCoNiMoVOₓ-1.5兼具高催化活性与强抗腐蚀性，其高价态金属组分可优先吸附OH⁻，有效抑制氯氧化干扰，并在长时稳定测试后保持完整的无定形结构与微花形貌。

文章从原子尺度解析了短程有序、配位畸变与高缺陷态如何协同提升催化活性与稳定性。

每一类都选取了代表性实例，深入分析其微观结构、催化活性及反应机理，揭示了多样化设计策略如何调控电子结构、提升电解水效率。

掺杂增强催化活性：密度泛函理论计算表明，锰掺杂可促进硫空位位点的结构重构与演化，显著提高Cu₂MnS₃₋᙮的催化活性。

II光热性能与酶催化活性

为了解释MCPG的体外热电偶联酶催化活性，基于等离子体热和塞贝克效应研究了PTEC机制(图4h)。

因此，Mn的取代以及SV的重构和进化，导致Cu₂MnS₃₋᙮的类POD酶催化活性显著提高。

密度泛函理论计算表明，掺杂诱导的空位缺陷显著提高了酶催化活性。

这种取代显著提高了中间体的吸附能，从而提高了催化活性。

锰掺杂促进硫空位形成，经密度泛函理论计算证实可显著提升催化活性。

RHE)满足ORR还原电位需求，而价带上移强化了OER氧化驱动力，实现光辅助双功能催化活性协同。

③FeN₄/NiN₄构型具有优异的本征催化活性，可分别为氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)提供高效的电催化活性位点。

然而，光电极材料需兼具光响应性与高效双功能氧催化活性，目前研究集中于BiVO₄、α-Fe₂O₃、TiO₂及g-C₃N₄等宽带隙半导体(2.2-3.1eV)，其可见光吸收效率受限。

新型窄带隙半导体C₄N(1.99eV)虽增强可见光响应(400-700nm)，但仍面临高电流密度下载流子复合率高、电导率不足及本征催化活性有限等问题，导致光辅助RZABs仅能在低电流密度(0.1~1mAcm⁻2)下运行。

为了进一步揭示JDAC双金属协同对氧催化活性的增强机制，我们基于密度泛函理论(DFT)构建了Fe-N₄/Ni-N4双原子模型。

(1)结合MOFs的高催化活性与多孔地质聚合物免烧陶瓷的结构稳定性，实现多孔结构-催化性能结构功能一体化设计。

(2)优异的循环稳定性、抗离子干扰能力及广谱降解性能，在宽pH范围内保持稳定的催化活性。

(3)构建了一种兼具高效催化活性与工程应用潜力的MOFs/GP复合催化剂，为高附加值矿物材料的资源化利用提供技术借鉴。

Cu-MOFs的表面原位生长显著提升了地质聚合物的过硫酸盐（PMS）催化活性。

本研究通过将MOFs材料与球形多孔地质聚合物相结合，充分发挥两者的协同优势：既保留了MOFs优异的催化性能，又利用了地质聚合物的结构稳定性。

1、光催化材料能带结构调控与人工光合作用。

采用VASP进行DFT计算，以评估POD模拟活性的催化机制。

基于传统光电催化剂的优势，本研究设计了一种新型Fe，Ni双金属单原子催化剂(JDAC)，通过将Fe、Ni原子以原子级分散形式锚定于C₄N基底表面，在调控C₄N基底能带的同时，通过促进载流子分离实现光电催化性能的突破。

材料革新：通过一步双极掺杂策略合成了具有双功能活性中心的Janus双原子催化剂(JDAC)，其可促进高效电荷分离并展现优异电催化性能。

然而，现有的锌空气电池在光电转化效率和稳定性方面仍存在诸多挑战，尤其是如何同时提升光吸收能力、载流子分离效率以及电催化性能，这些问题亟待解决。

此外，不同配位环境的单原子可提供多样活性位点并通过π电子调制提升电导率，进而增强电催化性能。

结果表明，所制备的Cu-MOFs/GP复合材料对水中典型抗生素盐酸四环素的去除率达90%，展现出优异的催化性能。

中文题目：原子级精细的Cu纳米团簇：合成与催化应用的最新进展、挑战与展望

原位XANES和拉曼光谱表明，JDAC中Ni和Fe中心分别作为空穴与电子富集位点，有效抑制光生载流子复合并提升光电流生成，同时促进OER和ORR电催化反应。

催化剂的结构模型依据同步辐射结果进行构建并模拟实际催化反应的潜在活性位点分布。

缺陷结构的存在不仅增加了材料表面活性位点的暴露程度，还通过调节电子云密度优化了金属位点的配位环境，为催化反应中的电荷转移与中间体吸附提供了结构基础。

此结果验证了双金属单原子以四氮配位构型稳定嵌入C₄N基底，为光-电催化协同提供了原子级活性位点与结构稳定性保障。

在多孔地质聚合物球表面原位生长MOFs策略，通过表面修饰实现多孔结构与催化功能的一体化设计，为高效降解水中抗生素提供了新思路。

将“高熵”与“非晶”两种特征相结合，有望突破传统晶体催化剂的性能上限，构筑兼具高活性与高稳定性的下一代电解水催化体系。

高熵非晶催化剂(HEACs)凭借“多元素协同效应”与“结构无序特征”的耦合，展现出独特的结构–性能优势，形成兼具高活性与高稳定性的“乱中有序”催化体系。

不同光催化体系(悬浮催化剂、疏水SSPM、亲水SSPM)的(b)H₂O₂分解速率和(c)H₂O₂累积产量。

近年来，光催化剂材料的光利用率和催化性能都得到极大提升，但现有光催化体系的实际应用仍面临一定挑战。

IISSPM的光催化产H₂O₂性能

氧气的高效供应是保障光催化产H₂O₂的重要前提。

电催化CO₂还原过程达到1Acm⁻2安倍级电流密度及98%的CO法拉第效率。

高熵催化剂还能把水分解和其他有价值反应结合起来，比如同时催化OER和CO₂还原，或者将葡萄糖氧化和HER联动，既降低能耗，又生成高附加值产物，实现电解水的升级玩法。

采用直接模板法制备了具有多孔结构的偏高岭土/矿渣基地质聚合物催化载体球，这种无高温烧结工艺显著降低了制备成本和能耗。

同时，其通过级联催化利用糖代谢补充H₂O₂和O₂，缓解缺氧并形成自增强机制，还能够消耗谷胱甘肽，破坏氧化还原稳态，诱导免疫原性细胞死亡，抑制肿瘤转移。

基于此，本研究旨在设计一种整合光热电催化、酶催化和饥饿疗法的多功能纳米平台，以解决现有肿瘤治疗的瓶颈。

MCPG通过PTEC、光热增强酶催化和饥饿治疗触发铜死亡/铁死亡/细胞凋亡和抗肿瘤免疫反应。

综上所述，具备PTEC、光热增强酶催化和饥饿协同治疗作用的MCPG纳米片不仅表现出显著的抗肿瘤功效，而且还促进了对肿瘤转移的免疫反应。

在碱性海水中，HEO-FeCoNiMoVOₓ-1.5兼具高催化活性与强抗腐蚀性，其高价态金属组分可优先吸附OH⁻，有效抑制氯氧化干扰，并在长时稳定测试后保持完整的无定形结构与微花形貌。

利用原位拉曼测试探究了催化剂的反应微环境，当施加电位从0增加到−2V时，NiFe-NC表面的K·H₂O百分比从7.27%增加到14.87%，而NiFe-BNC表面的K·H₂O百分比仅从9.95%轻微变化到12.51%，表明NiFe-NC相对于NiFe-BNC来说具有较强的水解离和*H吸附活性。

含P3⁻、S2⁻、B3⁻的无氧阴离子高熵催化剂，能在海水中动态生成保护性表面层，有效挡住氯离子的干扰，同时继续高效析氧。

单原子催化剂的研究包括但不限于能源转换（如燃料电池）、环境保护（如尾气净化）以及有机合成等。

结果显示(图3a)，MEPM中的催化剂由于位于膜内部氧扩散受限，而SSPM表面的催化剂则不存在这一问题，因此高浓度氧气更有利于促进H₂O₂合成。

因此，Mn的掺杂及其产生的SV可以显著增加光生载流子的密度，提高e⁻–h⁺的分离效率，最终促进催化反应过程。

在1064nm激光照射下，MCPG产生温度梯度，激活光热电催化，驱动电荷载流子扩散形成电势差，促进活性氧生成。

材料革新：通过一步双极掺杂策略合成了具有双功能活性中心的Janus双原子催化剂(JDAC)，其可促进高效电荷分离并展现优异电催化性能。

通过差分电荷密度分析证明B掺杂能够有效促进催化剂与PMS之间的电子传递效率。

复合材料在催化过程中发挥了电子传递介质的关键作用，促进了四环素分子与PMS之间的电子转移。

本研究将金属有机框架材料（MOFs）原位生长于多孔地质聚合物（Geopolymer,GP）球形载体表面，开发了一种低成本的新型催化复合材料，系统研究了其对水中盐酸四环素（TCH）的降解性能与机制。

当PMS分子吸附至催化剂表面时，Fe3d和Ni3d轨道与PMS中的O2p轨道有明显的能级重叠，表明催化剂与PMS分子之间形成了强化学相互作用。

基于此，本研究旨在设计一种整合光热电催化、酶催化和饥饿疗法的多功能纳米平台，以解决现有肿瘤治疗的瓶颈。

高熵非晶催化剂的高效电解水能力，源于多重“秘密武器”的协同作用。

利用X射线光电子能谱对催化剂表面的化学元素组成和状态进行分析。

复合材料在催化过程中发挥了电子传递介质的关键作用，促进了四环素分子与PMS之间的电子转移。

本研究将金属有机框架材料（MOFs）原位生长于多孔地质聚合物（Geopolymer,GP）球形载体表面，开发了一种低成本的新型催化复合材料，系统研究了其对水中盐酸四环素（TCH）的降解性能与机制。

未来，催化剂有望在能源和环境实际应用中发挥更加重要的作用。

CO₂还原过程中NiFe-BNC继承了Fe单原子和Ni单原子催化剂的优点，利用双金属物种实现互补协同作用。

综上所述，具备PTEC、光热增强酶催化和饥饿协同治疗作用的MCPG纳米片不仅表现出显著的抗肿瘤功效，而且还促进了对肿瘤转移的免疫反应。