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Plastic photoreforming: catalytic production of hydrogen and valuable chemicals
DOI: 10.1039/D5GC02621K, Tutorial ReviewHeng Li, Yeqiong Huang, Yueyang Zhang, Haiyan Li, Chengcheng Shen, Dong Xia, Yanmei Zheng
This review summarizes advances in plastic photoreforming for hydrogen production, aiming to promote the development of sustainable and efficient technologies for plastic waste degradation and green energy recovery.
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Unlocking the potential of plastic recycling processes with the integration of membrane technology: a focus on PET valorisation
DOI: 10.1039/D5GC03012A, Perspective
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Hamidreza Mahdavi, Laila Halim, Selina Giles, Xiaoheng Jin, Leonie van 't Hag, Zongli Xie, Matthew R. Hill, Benny D. FreemanPlastics have transformed society but generate waste; integrating membrane technologies into recycling supports pretreatment, impurity separation, valuable-component purification, and waste treatment for higher-quality, lower-energy circularity.
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Evaluation of Ni/TiO2 catalysts in the semi-hydrogenation of alkynols under mild conditions in water
DOI: 10.1039/D5GC03626G, Paper
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Ajay Tomer, Laurent Djakovitch, Noémie PerretSelective hydrogenation of 2-methyl-3-butyn-2-ol to 2-methyl-3-butene-2-ol in water at room temperature with titania-supported Ni catalysts.
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Modular engineering a Shewanella oneidensis–CdS@rGO artificial photosynthetic biohybrid to accelerate photoelectron transfer and conversion for enhanced hydrogen production
DOI: 10.1039/D5GC01001B, PaperWenliang Xu, Qijing Liu, Qinran Ding, Yan Zhang, Junqi Zhang, Chao Li, Huan Yu, Baocai Zhang, Jie Yang, Cheng Zhong, Wenyu Lu, Guosheng Xin, Hao Song, Feng Li
A modular engineering strategy, including increasing transmembrane photoelectron uptake, improving intracellular photoelectron conversion, and accelerating interfacial photoelectron transfer.
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Visible light-driven modular synthesis of aza-β-lactams via a dual photochemical cascade
DOI: 10.1039/D5GC03481G, PaperImtiaz Ahmed, Nikita Gupta, Plaban Jyoti Sarma, Shilpa Neog, Vijay Kumar Das
Visible light unlocks a mild, transition metal-free pathway toward [2+2] cycloaddition of in situ generated ketenes with azoarenes, forging aza-β-lactams with up to 99% yield and broad scope—a green pathway to valuable scaffolds.
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Recent advances in vanadium-based NASICON-structured cathode materials for sodium-ion batteries
DOI: 10.1039/D5GC03154K, Tutorial ReviewQianchen Wang, LiYao Lu, Zhonghao Lv, Yuhang Xin, Zimo Zhang, Yingshuai Wang, Hongcai Gao
Vanadium-based NASICON cathodes stand out in sodium-ion batteries via three-electron transfer.
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Defect-engineered MOF-801 as a redox-active intercalation battery-type capacitive deionization cathode: mechanistic insights into selective calcium ion removal
DOI: 10.1039/D5GC02438B, PaperShu Zhou, Dong Wang, Huangzhao Wei, Hongchao Ma, Guowen Wang
The channels of SS-MOF-801 facilitate capturing the thick hydration shell of Ca2+·nH2O, reducing the hydration energy barrier. The defect oxygen groups and SDBS work together to selectively adsorb Ca2+ from multi-ion solutions via redox processes.
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Nature-derived adhesives based on chitosan and rosin acid with high strength, flame retardancy, and environmental friendliness
DOI: 10.1039/D5GC03674G, PaperQi Huang, Zhaoshuang Li, Zhenyang Bao, Xu Xu, He Liu, Min Zhang, Yan Qing, Xingong Li, Yiqiang Wu
Chitosan exhibits exceptional renewability and environmental compatibility, demonstrating significant potential for developing sustainable adhesives.
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Rational design of a Z-scheme ZIF-67/In2O3 heterojunction with a built-in electric field and defects for photocatalytic CO2 conversion
DOI: 10.1039/D5GC04070A, PaperChunxia Wang, Ling Ma, Yifeng Zeng, Yubo Zhang, Yanxin Sun, Xinchen Kang, Guoyong Huang
A ZIF-67/In2O3 heterojunction enhances CO2 adsorption and activation, sunlight use, and charge separation and mobility, achieving 6805.23 μmol h−1 g−1 CO production rate and a selectivity of 97.31% under visible light irradiation.
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Il Nobel per la Chimica 2025 agli architetti del nanomondo
Matteo Guidotti
Era da un po’ di tempo che non si avvertiva un’ondata di entusiasmo generalizzato come quella che si è vista in questi ultimi giorni dopo l’annuncio dell’assegnazione del Premio Nobel per la Chimica 2025 a Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi.
Sono molti infatti gli studiosi che, avendo in vari modi contribuito ad ampliare la conoscenza sui metal–organic frameworks, MOF, negli ultimi 30 anni almeno, sentono questo riconoscimento un po’ più vicino a loro. Nel mondo accademico, della ricerca e dello sviluppo industriale, non pochi chimici, scienziati della materia, ingegneri, fisici e tanti altri hanno progettato, sintetizzato, caratterizzato, modificato, ottimizzato, impiegato, prodotto su larga scala e sfruttato in vari modi i MOF.
Allo stesso tempo, molti colleghi, che negli ultimi anni avevano visto assegnare il massimo riconoscimento per la Chimica ad ambiti tematici più spostati verso le scienze della vita o la medicina, sono ora contenti di ritrovare in questo premio un paradigmatico distillato del loro bel mestiere: scegliere gli elementi più interessanti della tavola periodica, selezionare le molecole organiche più promettenti, assemblarle seguendo le regole della chimica reticolare e un po’ di fiuto del sintetista, per ottenere così eleganti strutture a livello nanometrico da utilizzare nell’immagazzinamento e separazione dei gas, nella catalisi, nella sensoristica o, ancora, nella progettazione di materiali energetici.
Inoltre, anche i giornalisti, che in questi giorni hanno divulgato la notizia, non hanno celato la soddisfazione di aver davvero capito, forse questa volta senza sforzi, quale sia stato l’oggetto del Premio. L’idea infatti del gioco di costruzioni nanoscopico, del “meccano” con stanghette molecolari e con snodi metallici, è di per sé molto mediatica ed è stata colta con immediatezza da tutti i comunicatori, anche quelli che hanno meno dimestichezza con le discipline scientifiche. Ne consegue che anche il grande pubblico dei “non addetti ai lavori” ha potuto cogliere almeno l’essenza del lavoro dei tre scienziati e padroneggiare, una volta tanto, una notizia che altrimenti avrebbe lasciato completamente indifferenti i più.
Va anche detto che la comunità scientifica internazionale dei chimici si attendeva, prima o poi, un Nobel per questo filone di ricerche che ha ampliato e potenziato quella corsa ai solidi sintetici porosi ordinati che aveva visto alla fine degli anni ’40 le prime zeoliti sintetiche, poi i setacci molecolari microporosi e i solidi mesoporosi ordinati tra gli anni ’80 e ’90 e, negli ultimi decenni, le strutture porose avanzate (APF, advanced porous frameworks), che sono, a loro volta, suddivise in amplissime famiglie, come i MOF, premiati lo scorso 8 ottobre, i covalent organic frameworks, COF, i porous organic frameworks POP, i porous organic cages POC o, ancora, gli hydrogen-bonded organic frameworks HOF.
Advanced Porous Frameworks e loro potenzialità applicative nelle separazioni e nelle purificazioni (da DOI:10.1002/adma.201902009)
E’ superfluo ricordare ai lettori di queste pagine (molti dei quali conoscono bene l’ambito di ricerca dei tre vincitori del Nobel) le proprietà dei MOF e di tutte queste strutture porose reticolari.[1] Sono infatti materiali estremamente versatili, le cui applicazioni sono ben di più di quelle ricordate dai mezzi stampa in questi giorni. Anche l’impennata, negli ultimi 25 anni, nel numero di pubblicazioni scientifiche e di brevetti in cui compaia la parola chiave MOF dimostra in modo chiaro e obiettivo un interesse reale che va ben oltre la “moda del momento“.
Numero di articoli scientifici per anno contenenti le parole chiave “metal organic framework” e “metal organic frameworks” nel periodo 2000-2024 (fonte Scopus)
Numero di brevetti registrati per anno contenenti la parola chiave “metal organic framework” nel periodo 2000-2025 (elaborazione da dati cas.org)
Giocando sulle permutazioni di forme, topologie, geometrie e composizione chimica, il numero di strutture MOF ottenibile è davvero infinito, con altrettanto modulabili porosità, aree superficiali e volumi utili interni. Solamente per le applicazioni catalitiche, ad esempio, poter collocare il metallo attivo con determinate caratteristiche chimico-fisiche in prossimità di gruppi funzionali specifici presenti nei segmenti organici del reticolo, ricorda molto ciò che la Natura fa nei sistemi enzimatici, in cui è tutto l’insieme del sistema sito attivo / intorno chimico / confinamento sterico che rende eccezionalmente attivi, selettivi ed efficienti questi catalizzatori naturali.
Ad ogni modo, sebbene alcune applicazioni dei MOF abbiano mostrato di essere arrivate ad una buona maturità tecnologica, alcuni aspetti legati ad un utilizzo su larga scala di questi solidi necessitano di ulteriori studi attenti e approfonditi. Per esempio, per alcune tipologie di strutture MOF, la sintesi solvotermica in autoclave, l’uso di solventi organici e/o di reagenti costosi (leganti funzionalizzati, metalli rari) rendono la produzione su scala industriale non banale. Per ovviare a ciò, si cerca di condurre sintesi in continuo (flow solvothermal synthesis), di utilizzare meno solventi, o più verdi, oppure basse temperature, così da superare il divario ancora spesso esistente tra sistemi dimostrativi di laboratorio e produzione commerciale economicamente sostenibile.
Anche l’impatto tossicologico e ambientale di questi materiali è un aspetto ancora controverso e poco studiato, soprattutto quando gli scopi applicativi prevedono l’uso di grandi quantità di MOF, come per la cattura e l’immagazzinamento di gas o per la decontaminazione di alti volumi di liquidi o di aeriformi. Alcuni MOF contengono metalli ecotossici (Cr, Cu in eccesso) o leganti organici potenzialmente problematici. La loro possibile dispersione o rilascio in ambiente, durante l’uso o a fine vita, necessita valutazioni accurate, proprio perché non è detto che quanto osservato per un sistema di una determinata forma o composizione sia poi estendibile a materiali analoghi.
Quindi, è chiaro come questo premio Nobel non sia affatto un punto di arrivo, ma uno (s)punto di partenza per nuovi avvincenti futuri lavori di chimici e scienziati. Vedremo come la comunità scientifica internazionale risponderà, nei prossimi anni, a questo invito.
[1] Chi volesse approfondire la conoscenza dei MOF può consultare alcune
rassegne alquanto esaurienti in vari ambiti applicativi, (tutte di libero accesso):
DOI:
10.1021/acsomega.2c05310;
10.1016/j.heliyon.2024.e25521;
10.1002/gch2.202300244;
10.1039/D3NA00627A
Decatungstate-photocatalyzed hydroacylation of azobenzenes with aldehydes to access N,N′-diarylhydrazides
DOI: 10.1039/D5GC03817K, PaperJingya Yang, Bao Huang, Haifang Xu, Qi Dong, Xiaojun Liu, Kejing Huang, Hongyan Zhou
A TBADT-photocatalyzed hydroacylation of azobenzenes with aldehydes has been developed, providing a green approach for synthesizing N,N′-diarylhydrazides.
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Synthesis of alkyl thioamides by three-component reactions of allyl alcohols, elemental sulfur and amines: elemental sulfur as a mild oxidant and a sulfur source
DOI: 10.1039/D5GC03854E, CommunicationJiyuan Wu, Yanyan Liao, Miaoyi Pan, Tangtang Song, Jian Zhang, Lai Li, Jianmei Lu, Xuefeng Jiang
An efficient and practical approach for the straightforward construction of thioamides via the combination of allyl alcohols, elemental sulfur and amines in a one-pot procedure was comprehensively achieved without any solvents or additives.
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In situ conversion of graphite into graphene quantum dots (GQDs) towards upcycling of spent lithium-ion batteries
DOI: 10.1039/D5GC03503A, PaperAoli Liu, Zelong Dai, Danlin Ouyang, Binod Mahara, Lishan Yang, Xiangping Chen
An upcycling process based on in situ defect utilization to convert spent graphite into high-performance photoluminescent quantum dots through defect-mediated structural reconstitution.
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Swimming upstream – photocatalytic depolymerization of lignosulfonate in seawater
DOI: 10.1039/D5GC03734D, PaperNele Petersen, Silvia Carlotto, Björn B. Beele, Marcella Frauscher, Raphaela Süss, Pascal Olschowski, Girolamo Casella, Adam Slabon, Bruno V. M. Rodrigues
Photocatalytic depolymerization of sodium lignosulfonate in seawater using anthraquinone-2-sulfonate as a catalyst. The presence of salts in seawater stabilizes the catalyst, maintaining its catalytic activity over extended periods.
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Construction and deconstruction: recent advances in degradable silicon-based polymers
DOI: 10.1039/D5GC02535D, Tutorial ReviewXueying Liu, Jakhongir Bekmirzaev, Carine Robert, Régis M. Gauvin, Christophe M. Thomas
This review describes degradable, silicon-based polymers, emphasizing their synthesis, degradation, recyclability, and green chemistry strategies for sustainable material innovation.
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Sustainable high-purity graphite purification via pulsed electrolysis with reduced fluoride consumption
DOI: 10.1039/D5GC02701B, PaperXianglin Liao, Yin Zhao, Yuehua Liu, Yiming Feng, Jingyao Wang, Junhao Liu, Xuzhong Gong
Pulsed electrolysis purification cuts HF acid use by 60% achieving 99.9% graphite purity. By pulsed electrolysis, the cycling mass transfer of ions is enhanced, the usage of fluorine elements is decreased, and the environmental risks are minimized.
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Carbon dot-driven spatial and electronic modulation of Ru on graphene for pH-universal hydrogen evolution reaction electrocatalysts
DOI: 10.1039/D5GC03796D, PaperLiwu Qiang, Meng Bai, Zonghang Liu, Peipei Zhao, Shuai He, Man Zhao, Qinyun Yan, Wei Wen, Qilin Guo, Yanxia Zhang, He Xiao, Jianfeng Jia
Modulation effect of carbon dots on Ru for HER performance and reaction mechanism under full pH range conditions.
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Upcycling of poly(ethylene terephthalate) waste plastics to terephthalonitrile
DOI: 10.1039/D5GC02680F, PaperPhuc T. T. Nguyen, Jiong Cheng, Junyu Mi, Ning Yan
We present a mild (≤120 °C), selective, and low-carbon route for converting poly(ethylene terephthalate) waste plastics into terephthalonitrile, demonstrating plastic upcycling integrated with sustainable nitrogen-containing chemical production.
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Ammonium sulfate (a coking byproduct) downregulates the assimilatory nitrate pathway to save energy for carbon sequestration in Nannochloropsis oceanica at a stable pH using HEPES-NaOH
DOI: 10.1039/D5GC01644D, PaperYing Liu, Xiangjin Liang, Jun Lu, Yapeng Chen, Jun Liu, Baoying Wang, Ruixue Ma, Junchen Xu, Jun Cheng
Transcriptional expression of carbon and nitrogen metabolism in Nannochloropsis oceanica under mixed-mode culture of NH4+ and NO3−.
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The discovery of new metagenomic urethanases utilising a novel colorimetric assay for applications in the biodegradation of polyurethanes
DOI: 10.1039/D5GC03560K, Paper
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