华东师范大学张中海课题组在《自然·通讯》上发表了一项创新性研究,构建了一种基于光电催化-微生物生物杂合系统的可持续琥珀酸生产平台。该系统通过将纳米技术与微生物代谢相结合,显著提升了产琥珀酸放线杆菌的跨膜电子传递效率。研究人员首先通过适应性实验室进化策略,使细菌逐步提高耐受能力并在细胞内合成金纳米颗粒,这些金纳米粒子作为“导电桥梁”提高了电子传递效率。随后,设计了一种NiO@PAA@NHS光电极,其表面的水凝胶层能有效捕获并固定杂合细菌,进一步提升电子转递效率。在模拟太阳光照射和-0.3 V外加电压条件下,该系统展现出卓越性能:光电流密度达到1.9 mA cm⁻²,CO₂转化效率高达67%,琥珀酸产率达到1.41 ± 0.04 g L⁻¹ h⁻¹ cm⁻²。研究证实,金纳米粒子的引入显著提升了细菌内的ATP水平和关键代谢基因的表达,优化了碳代谢流向。该系统不仅实现了太阳能向化学能的高效转化,还有效利用CO₂作为碳源,为碳达峰和碳中和目标提供了技术支持。相比传统方法,该技术在产率、可持续性和环境友好性方面均具有显著优势,有望推动琥珀酸工业向低碳、高效、可持续方向转型升级。
西安交通大学周仁武教授团队在《Advanced Materials》上发表了一篇关于等离子体—电催化绿色尿素合成的前瞻性论文。该研究提出了一种新的尿素合成范式,利用非热等离子体在常温常压下将空气转化为高活性含氮物种,再通过硝酸盐/二氧化碳共电解,在电催化界面实现碳—氮键的精准构筑,直接合成尿素。这一策略绕过了传统高温高压、化石能源为基础的合成氨过程,具有低能耗、低排放的特点,并且可以与可再生能源耦合。论文系统总结了等离子体—电催化协同合成尿素的核心机理、设计策略和技术路线,旨在为构建高效、可规模化且环境友好的尿素合成体系提供指导。研究成果由周仁武教授和澳大利亚新南威尔士大学Ali R. Jalili教授共同完成,体现了西安交大在等离子体科学和电化学能源转化领域的持续创新能力。
成都大学明佳林团队在《Angewandte Chemie International Edition》上连续发表两篇研究论文。第一篇论文报道了通过铑催化脱氟芳基化反应不对称合成含四级碳立体中心的氟化环丁烯。第二篇论文则介绍了镍催化联苯撑与1-芳基炔烃的轴向选择性[4+2]环加成反应,一步构建菲芳基-芳基轴手性结构,并通过简单的还原反应得到新型轴手性膦配体。该策略实现了100%原子经济性,避免了传统合成中的多步保护和去保护步骤。研究表明,使用IBiox t Bu配体在二甲苯溶剂中能高效催化,以98%的产率和96% ee获得目标产物。这一方法为合成轴手性膦配体提供了新的途径。