1. Chem：精确调整N掺杂C团簇中的Fe原子数对酸性ORR的影响
固定在N掺杂C上的原子分散的过渡金属是一类有希望替代Pt基催化剂用于氧还原反应（ORR）的催化剂，但仍受到酸性介质中的低活性和耐久性的限制。近日，中科大熊宇杰，杭州师范大学Peng Gao，复旦大学Meng Chen等多团队合作，报道了一种新的策略，用于精确调整锚定在N掺杂C上的Fe簇中的原子数。
这种可调性使得O2吸附从超氧化物向过氧化物构型改变，并可在热解催化剂合成过程中在C基质中调整N物种。实验发现，因此，N掺杂C上的Fe2团簇显示出优异的酸性ORR活性，相对于可逆氢电极（RHE）具有0.78V的半波电位以及在0.5M H2SO4溶液中20,000次循环后仅具有-20mV移位的显着耐久性。该工作从活性位点和催化剂载体的角度提供了原子水平上非贵金属电催化剂设计的见解。
Wei Ye, Shuangming Chen, Meng Chen*, Peng Gao*, Yujie Xiong*, et al. Precisely Tuning the Number of Fe Atoms in Clusters on N-Doped Carbon toward Acidic Oxygen Reduction Reaction. Chem., 2019
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.07.020
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30329-8?rss=yes
2. 中科大Nat. Commun.：四聚钙钛矿钌酸盐作为酸性水氧化的高效催化剂
在酸性介质中开发高活性、耐用的含氧催化剂是设计质子交换膜水电解制氢的主要挑战。中国科学技术大学Shiming Zhou、天津大学Zhenpeng Hu等报道了四聚钙钛矿氧化物CaCu3Ru4O12作为酸性水氧化的优良催化剂。
这种复合氧化物在10 mA cm-2 geo下具有171 mV的超电势，远低于最先进的RuO2。此外，与RuO2相比，CaCu3Ru4O12的质量活性显著增加两个数量级以上，稳定性更好。密度泛函理论计算表明，四聚钙钛矿催化剂相对于RuO2具有较低的Ru 4d能带中心，有效地优化了氧中间体的结合能，从而提高了催化活性。
Miao, X.; Zhang, L.; Wu, L.; Hu, Z.; Shi, L.; Zhou, S., Quadruple perovskite ruthenate as a highly efficient catalyst for acidic water oxidation. Nat. Commun. 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-11789-3
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11789-3
3. 苏州大学Nat. Commun. :八面体金银纳米框催化甲醇氧化过程中的CO促进效应
三维双金属纳米框由于具有高暴露活性表面和可调的电子结构，具有显著的催化活性。近日，苏州大学的Zhao Deng，Wanjian Yin和Yang Peng 等报道了一种一锅法制备超薄八面体Au3Ag纳米框的策略，并通过对纳米结构演化的监测，阐明了其形成机理。
研究发现，丰富的晶体缺陷导致了金属原子的原子配位降低和电子状态的变化。当将该纳米框用于电催化甲醇氧化时，表现出优异的性能，比活性为3.38 mA cm−2，是商用Pt/C的3.9倍。更有趣的是，他们发现CO可以极大地促进Au3Ag纳米框催化甲醇氧化的动力学。结合理论计算，发现这种增强主要是得益于反应途径的改变和OH-在缺陷表面共吸附的增强。
Likun Xiong, Zhongti Sun, Xiang Zhang, Liang Zhao, Peng Huang, Xiwen Chen, Huidong Jin, Hao Sun, Yuebin Lian, Zhao Deng, Mark H. Rümmerli, Wanjian Yin, Duo Zhang, Shuao Wang & Yang Peng. Octahedral gold-silver nanoframes with rich crystalline defects for efficient methanol oxidation manifesting a CO-promoting effect. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11766-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11766-w
4. 清华大学王定胜Nat. Commun.: Pt-Zn双金属纳米颗粒用于4-硝基苯乙炔选择性加氢
贵金属在多相催化中发挥着重要作用，但在选择性控制方面仍面临着巨大的挑战。有鉴于此，清华大学王定胜教授等报道了一种隔离相邻铂原子并形成Pt-Zn双金属纳米颗粒作为优化铂催化剂选择性的有效策略。将相邻的铂原子隔离形成单个原子，然后在空心氮掺杂碳纳米管(PtZn/HNCNT)上形成铂-锌双金属纳米颗粒。
研究发现，这种PtZn/HNCNT催化剂能够有效促进4-硝基苯乙炔加氢成4-氨基苯乙炔，其转化率(> 99%)和选择性(99%)远高于Pt单原子催化剂(Pt/HNCNT)和Pt纳米颗粒催化剂(Pt/CN)。后续的理论计算表明，带正电的锌原子有助于硝基的吸附，而Pt-Zn双金属纳米颗粒在动力学上促进了硝基上的加氢反应。
Aijuan Han, Jian Zhang, Wenming Sun, Wenxing Chen, Shaolong Zhang, Yunhu Han, Quanchen Feng, Lirong Zheng, Lin Gu, Chen Chen, Qing Peng, Dingsheng Wang & Yadong Li. Isolating contiguous Pt atoms and forming Pt-Zn intermetallic nanoparticles to regulate selectivity in 4-nitrophenylacetylene hydrogenation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11794-6
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11794-6
5. Nat. Commun.: 基于电负性筛选高活性钙钛矿用于HER
快速、可靠地筛选低成本、高性能的电催化剂是水分解等能源转化技术的关键。有鉴于此，南京工业大学邵宗平教授和周嵬教授等应用配位理论引入A位点离子电负性(AIE)作为一个统一有效的指标来预测13种钴基钙钛矿的HER活性。
研究发现，(Gd0.5La0.5)BaCo2O5.5+δ的碱性条件下HER催化活性和稳定性均优于目前性能最佳的Pt/C催化剂，过电位为0.24V时的TOF值高达22.9 s−1，塔菲尔斜率为27.6 mV dec−1。该工作开辟了一条利用配位化学原理优化材料催化活性的新途径。
Daqin Guan, Jing Zhou, Yu-Cheng Huang, Chung-Li Dong, Jian-Qiang Wang, Wei Zhou & Zongping Shao. Screening highly active perovskites for hydrogen-evolving reaction via unifying ionic electronegativity descriptor. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11847-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11847-w
6. Nat. Commun.: 气体迁移策略，实现了块体Cu2O制备单原子Cu催化剂
单原子金属催化剂已经引起了人们极大的关注，但将廉价、易得的大块金属氧化物直接转化为单原子催化剂仍然是一个巨大的挑战。有鉴于此，中国科学技术大学的吴宇恩教授和华东理工大学的段学志教授等利用一种简便的气体迁移策略，成功将块体Cu2O直接转化成了单原子Cu催化剂，该催化剂的制备可以达到克级。
研究表明，与其他铜基电催化剂相比，该单原子催化剂具有良好的氧还原性能，半波电位为0.92 V vs RHE。另外，通过改变金属氧化物前驱体种类，研究者成功实现了不同种类单原子催化剂的制备，表明该方法具有优良的普适性。
Zhengkun Yang, Bingxu Chen, Wenxing Chen, Yunteng Qu, Fangyao Zhou, Changming Zhao, Qian Xu, Qinghua Zhang, Xuezhi Duan & Yuen Wu. Directly transforming copper (I) oxide bulk into isolated single-atom copper sites catalyst through gas-transport approach. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11796-4
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11796-4
7. Nat. Commun.: CO2到合成气，看双金属如何发挥1+1>2的效果
近日，哥伦比亚大学和布鲁克海文国家实验室的Jingguang G. Chen教授团队结合原位表征技术和DFT成功研究了CO2电还原到合成气反应中Pd基双金属催化剂相变成金属氢化物的过程，揭示了双金属催化剂具有高活性和选择性的本质。
研究发现，与纯Pd氢化物相比，Pd-Ag、Pd-Cu和Pd-Ni的双金属氢化物形成电位更低。理论计算表明，第二种金属的添加对*H吸附强度的影响比*HOCO更显著，这两种关键中间体的自由能和实验上CO2还原反应活性及选择性匹配较好。研究结果还表明，将Pd与非贵金属过渡金属合金化可以促进CO2向合成气的电化学转化。
Ji Hoon Lee, Shyam Kattel, Zhao Jiang, Zhenhua Xie, Siyu Yao, Brian M. Tackett, Wenqian Xu, Nebojsa S. Marinkovic & Jingguang G. Chen. Tuning the activity and selectivity of electroreduction of CO2 to synthesis gas using bimetallic catalysts. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11352-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11352-0
8. Nat. Commun.: H2O促进单原子Au催化CO氧化
负载型金属催化剂的界面位点是决定其催化性能的关键。单原子催化剂(SACs)通过使每个原子均与载体接触，可以最大限度地增加界面活性位点。然而，单原子位点是否具有与纳米催化剂界面位点相似的催化性能仍是一个悬而未决的问题。
有鉴于此，亚利桑那州立大学的Jingyue Liu，Botao Qiao和清华大学的Jun Li等深入比较了负载型单原子Au催化剂和Au纳米粒子(NPs)的催化性能。研究发现，水的存在显著促进了单原子Au催化剂的CO氧化活性，而对NPs界面位点的促进作用则要弱得多。H2O促进作用使Au SAC的催化活性比工业三元催化剂高两个数量级。理论研究表明，H2O对SACs的显著促进作用来自于它们独特的局域原子结构和电子性质，促进了CO+OH的高效反应通道。
Shu Zhao, Fang Chen, Sibin Duan, Bin Shao, Tianbo Li, Hailian Tang, Qingquan Lin, Junying Zhang, Lin Li, Jiahui Huang, Nicolas Bion, Wei Liu, Hui Sun, Ai-Qin Wang, Masatake Haruta, Botao Qiao, Jun Li, Jingyue Liu & Tao Zhang.Remarkable active-site dependent H2O promoting effect in CO oxidation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11871-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11871-w
9. Nat. Commun.: Pt单原子到Pt-O-Pt原子对，CO氧化活性提升1000倍左右
尽管单原子催化剂能最大限度地分散金属，但由于这些体系中缺少相邻的金属原子，从而限制了活性的进一步提升。有鉴于此，通用汽车全球研发部的Ming Yang，密歇根大学Bryan R. Goldsmith和天津大学的Meiqing Shen等使用Pt1/CeO2作为“种子”制备出了一种Pt-O-Pt体系，该材料可以Pt8O14簇为理论模型，Pt原子的分散度维持在100%。
研究表明，在富氧条件下，Pt-O-Pt体系中Pt原子催化低温CO氧化的活性是Pt1/CeO2的100-1000倍。高活性的原因在于Pt-O-Pt位点本身，而非Pt-O-Ce界面。这种策略具有普适性，类似的Pt-O-Pt位点可以建立在不同种类氧化铈甚至氧化铝上，这种 Pt-O-Pt原子对使得氧气更容易活化。
Hui Wang, Jin-Xun Liu, Lawrence F. Allard, Sungsik Lee, Jilei Liu, Hang Li, Jianqiang Wang, Jun Wang, Se H. Oh, Wei Li, Maria Flytzani-Stephanopoulos, Meiqing Shen, Bryan R. Goldsmith & Ming Yang. Surpassing the single-atom catalytic activity limit through paired Pt-O-Pt ensemble built from isolated Pt1 atoms. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11856-9
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11856-9
10. 哥伦比亚大学Nat. Commun.: 调整双金属催化剂电还原CO2制合成气的活性和选择性
近日，哥伦比亚大学Jingguang G. Chen等多团队合作，采用原位表征和DFT计算等方法，对Pd基双金属氢化物电催化CO2还原制CO/H2比例可控的合成气进行了研究。与纯Pd氢化物相比，Pd-Ag、Pd-Cu和Pd-Ni双金属氢化物的电位更低。
理论计算表明，第二种金属的选择对*H吸附强度的影响比*HOCO更显著，这两种关键中间体之间的自由能(即ΔG (* H) -ΔG (* HOCO)和CO2还原反应活性和选择性联系紧密，因此可以为寻找其它双金属催化剂提供参考。研究结果还表明，将Pd与非贵金属过渡金属合金化可以促进CO2向合成气的电化学转化。
Ji Hoon Lee , Shyam Kattel, Jingguang G. Chen *, et al. Tuning the activity and selectivity of electroreduction of CO2 to synthesis gas using bimetallic catalysts. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11352-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11352-0
11. 麻省理工学院JACS：跟踪氢气催化过程中Pt/H2O界面的电场
电和化学能的有效相互转换需要控制电极表面发生的内球键活化和电子转移反应。近日，麻省理工学院Yogesh Surendranath团队量化了Pt表面H2/H+催化条件下界面电场强度的变化。
作者追踪H2加成顺-2-丁烯-1,4-二醇制正丁醇和1,4-丁二醇反应的局部pH-sensitive，以量化溶剂化H+在Pt表面上的浓度，发现其持续保持在可逆氢电极电位。通过在很宽的pH和离子强度范围内跟踪表面H+浓度，作者直接量化了Pt |溶液界面处静电电位大小，并确定其每单位pH增加约60 mV。
Jaeyune Ryu, Yogesh Surendranath*, et al. Tracking Electrical Fields at the Pt/H2O Interface During Hydrogen Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05148
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05148
12. JACS：采用分子Ni-Pt前驱体制备NiPt3@NiS多级结构催化剂高效HER
可持续大规模电化学解水制氢具有重要的意义。近日，柏林工业大学Matthias Driess，Prashanth W. Menezes团队报道了一种合成NiPt3@NiS杂化纳米结构的简便方法。
实验发现，该法合成的NiPt3@NiS纳米材料在泡沫镍上电流密度为10 mAcm-2时，过电位仅12 mV，明显低于采用类似方法合成的Pt或NiS，是迄今报道的碱性溶液中活性最高的析氢反应(HER)电催化剂。此外，NiPt3@NiS电极可连续稳定催化析氢反应8天，远远超过了已报道的Pt基催化剂的稳定性，具有大规模制氢的能力。
Chakadola Panda, Prashanth W. Menezes*, Matthias Driess*, et al. Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution Activity with a NiPt3@NiS Hetero-Nanostructure Evolved from a Molecular Nickel-Platinum Precursor. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b06530
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06530
13. 胡喜乐/Hao Ming Chen JACS：钴铁双原子催化剂高效OER
单原子催化剂具有明确的活性位点，并具有最大的原子利用率。近日，洛桑联邦理工学院胡喜乐，国立台湾大学Hao Ming Chen等多团队合作研究发现单原子Co预催化剂可以原位转化为Co-Fe双原子催化剂并高效OER。该Co-Fe双原子催化剂是金属氧化物中TOF最高的催化剂之一。电化学、电镜，光谱，X射线吸收光谱等研究表明，二聚Co-Fe结构是该催化剂的活性位点。该工作表明双原子催化剂是一种有前途高效的OER催化剂。
Lichen Bai, Hao Ming Chen*, Xile Hu*, et al. A Cobalt-Iron Double-Atom Catalyst for the Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05268
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05268
14. 臧双全/Qian-You Wang JACS：卟啉银团簇组装材料用于同时捕获和光催化芥子气模拟物
银团簇组装材料(SCAMs)具有结构可调、比表面积大、稳定性好等优点，有望用作高效催化剂。近日，郑州大学臧双全、Qian-You Wang等团队合作，报道了一种Ag14内核由卟啉配体稳定的SCAM [Ag12(StBu)6(CF3COO)3(TPyP)]n (Ag12TPyP)。
研究发现，Ag12TPyP具有好的硫芥模拟剂(2-氯乙基乙基硫醚，CEES)降解效果，半寿命(t1/2) 1.5 min，选择性100%。实验结果表明，银团簇与光敏剂配体的协同作用提高了单线态氧(1O2)的生成效率，加快了降解速度。此外，得益于银团簇与CEES之间的强亲和力，Ag12TPyP的CEES摄取量可达74.2 mg g-1。该研究为芥子气脱毒新材料的合理设计提供了一条新的途径。
Man Cao, Qian-You Wang *, Shuang-Quan Zang*, et al. Porphyrinic Silver Cluster Assembled Material for Simultaneous Capture and Photocatalysis of Mustard-Gas Simulant. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05952
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b05952
15. Michael Grätzel最新 Angew：ZnCu双金属材料高效高选择性电催化CO2还原制液体燃料
利用可再生电力电催化CO2还原可作为一种可持续的碳循环和能源储存技术。在所有的产品中，乙醇是一种很有吸引力的液体燃料。然而，多晶铜电催化CO2还原制乙醇的最大法拉第效率仅为10%左右。近日，瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel等多团队合作，通过原位电化学还原ZnO‐壳/CuO‐核双金属氧化物，合成了CuZn双金属催化剂。
实验发现，该催化剂电催化CO2还原可高效生成乙醇，乙醇/乙烯比增加五倍以上，且对C2+液体产物法拉第效率可达41%。进一步研究表明，Zn改善了CO与Cu的结合，游离的CO与吸附的*CH3结合生成*COCH3中间体，*COCH3再进一步完全转化为乙醇。
Dan Ren, Michael Grätzel*, et al. Atomic Layer Deposition of ZnO on CuO Enables Selective and Efficient Electroreduction of Carbon Dioxide to Liquid Fuels. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909610
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909610
16. Angew.：一种未被开发的OER催化剂，氮化铪纳米颗粒
电解水是目前制取氢气和氧气最有前途的方法之一。在这两个半反应中， OER更难优化，目前仍然依赖于昂贵的Ru或Ir基催化剂。有鉴于此，伦敦大学玛丽女王学院的Cristina Giordano教授等制备了氮化铪（HfN）和氮氧化铪（Hf2ON2）纳米颗粒，并首次测试了其OER活性。
研究发现， HfN具有超高的OER活性，在无铁电解质中10 mA/cm2时过电压仅为391 mV，并且具有长期稳定性。这一结果使得HfN在可持续性、活性和稳定性方面成为OER测试中下一代最有潜力的催化剂之一。
Chiara Defilippi, Dipak Vijaykumar Shinde, Zhiya Dang, Liberato Manna, Christopher Hardacre, Adam J Greer, Carmine D'Agostino, Cristina Giordano. HfN nanoparticles: an Unexplored Catalyst for the Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2019
DOI: 10.1002/anie.201908758
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908758
17. Angew.：Pt单原子在析氢反应中的载体效应
单原子催化剂(SACs)可以使活性位点的数量最大化以获取不可预测的催化活性，从而受到越来越多的关注。尽管目前单原子催化剂的研究很多，但是针对其载体的研究却较少。
有鉴于此，韩国先进科学技术研究院的Jinwoo Lee教授等系统地研究了载体对SAC性能的影响，通过与碳上负载单原子Pt (Pt SA/C)和WO3‐x负载Pt纳米颗粒(Pt NP/WO3‐x)的催化活性进行对比来阐述了载体的重要作用。研究表明，在WO3‐x上负载Pt单原子可以使载体效应最优化。与Pt NP/WO3‐x相比，Pt SA/WO3‐x在界面上的氢溢出现象更剧烈，这极大地增强了Pt在析氢反应中的质量活性(高达10倍)。
Jinkyu Park, Seonggyu Lee, Hee-Eun Kim, Ara Cho, Seongbeen Kim, Youngjin Ye, Jeong Woo Han, Hyunjoo Lee, Jong Hyun Jang, Jinwoo Lee. Investigation of Support Effect in Atomically Dispersed Pt on WO3‐x for High Utilization of Pt in Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2019
DOI: 10.1002/anie.201908122
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908122
18. 天津大学Angew：稳定的二维多孔COFs用作高效离子导体
2D共价有机框架（COFs）具有开放和有序的1D柱纳米通道，为各种特定功能的客体提供了巨大的可能性。然而，大多数COFs的相对低的化学稳定性阻碍了它们的实际应用。近日，天津大学Long Chen团队合成了一种高度结晶和异质多孔COF（DBC-2P），并作为离子传导的主体材料。
实验发现，由于DBC的大的共轭结增强了层间相互作用使得DBC-2P在强酸和碱中表现出优异的稳定。作者将线性聚乙二醇（PEG）和PEG-LiBF4盐包封到DBC-2P的纳米通道中，得到具有2.31×10-3Scm-1的高离子电导率的杂化材料。该工作展示了一种有效的后合成策略，用于开发具有优良特性的新型COF-聚合物复合材料。
Zhen Xie, Long Chen*, et al. Stable 2D Heteroporous Covalent Organic Frameworks for Efficient Ionic Conduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909554
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909554
19. 安徽大学Angew：Au24Cu6(SPhtBu)22团簇Cu-S键之间的π共轭提高开环反应活性
双金属纳米材料在催化领域具有重要的应用价值。近日，安徽大学朱满洲，Haizhu Yu团队合成了一种新的金铜双金属纳米团簇并发现该团簇可以有效地催化环氧化物开环反应。
SCXRD和ESI‐MS表征表明，该团簇为Au24Cu6(SPhtBu)22(简称Au24Cu6)，其六个Cu原子在表面，每三个Cu原子与三个硫醇配体配位形成Cu3S3平面六元环。在环氧化物开环反应中，Au24Cu6的催化活性优于其它同金属和金铜合金NCs，如Au25和Au38‐xCux。控制实验和DFT计算表明，Cu-S键之间的π共轭对该团簇的催化活性起着关键作用。
Jinsong Chai, Sha Yang, Haizhu Yu,* Manzhou Zhu*, et al. Exposing the delocalized Cu‐S π bonds on Au24Cu6(SPhtBu)22 nanocluster and its application in ring opening reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907609
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907609
20. Angew：纳米多孔Au@ZIF复合材料高效NRR
电催化氮气还原反应（NRR）提供了一种在环境条件下生产氨的节能且环保的方法。然而，传统催化剂由于其低活性和竞争性的析氢反应的存在而具有极差的NRR性能。纳米多孔金（NPG）具有高催化活性，而ZIF-8具有疏水性和分子浓缩效应。
有鉴于此，天津师范大学Miao Du，Cheng-Peng Li等合作，设计并合成了NPG @ ZIF-8纳米复合材料，其中 ZIF-8壳可以减弱析氢并延缓反应物的扩散。实验发现，NPG @ ZIF-8纳米复合材料的最高法拉第效率可达44％，氨产率达（28.7±0.9）μg h-1 cm-2，这明显优于传统的金纳米粒子和NPG。此外，该复合催化剂显示出高的电化学稳定性和选择性（98％）。NPG @ ZIF-8优异的NRR性能使其有望用于氨生产的水基NRR电催化剂。
Yijie Yang, Cheng-Peng Li,* Miao Du*, et al. Nanoporous Gold Embedded ZIF Composite for Enhanced Electrochemical Nitrogen Fixation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909770
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909770
21. Angew：在三维N掺杂纳米碳中构建sp3 / sp2碳界面用于ORR
开发用于氧还原反应（ORR）的高效无金属碳电催化剂是可再生和清洁能源的开发和商业化的一种非常有前景的策略，但仍然是一项重大挑战。近日，天津工业大学尹振，北京大学马丁等多团队合作，通过简单的热解过程制备了具有特定sp3/sp2界面的三维（3D）N掺杂碳。
实验发现，通过调整组成和孔隙，表面具有高比率sp3/sp2碳的3D N掺杂纳米碳具有高的ORR的电催化性能，优于Zn-空气电池中的商业Pt/C。 DFT计算结果表明，该材料高的ORR性能归因于sp3/sp2碳界面处存在N掺杂剂，这可降低ORR的理论过电位。
Jian Gao, Yun Wang, Haihua Wu, Zhen Yin*, Ding Ma*, et al. Construction of sp3/sp2 carbon interface in 3D N‐doped nanocarbon for the oxygen reduction reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907915
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907915
22. 中科大/南大AM：2D碳氮化物片增强可见光催化
原子化薄的2D碳氮纳米片（CNS）具有较大的表面积和极短的电荷载流子从块状物到表面的扩散距离，是光催化应用的理想材料。然而，与它们的体积对应物相比，CNS应用总是受到带隙增大的影响，从而缩小了太阳吸收范围。中科大Gang Liu、南京大学Nujiang Tang等报道了一种通过氟化和热脱氟显著增加原子化厚度的CNS的太阳光吸收的方法。
这种方法可以通过将吸收边缘延长到578nm，大大增加CNS的可见光吸收。负载Pt辅助催化剂作为光催化剂的调制CNS在可见光照射下显示出优越的光催化制氢活性。理论计算表明该方法可以将氰基引入到CNS的框架中，并在边缘处引入伴随的氮空位，既可以缩小带隙，又可以改变电荷分布。本研究将提供一个有效的策略来增加太阳能转换应用中碳氮化物基光催化剂的太阳能吸收。
Wang, Y.; Du, P.; Pan, H.; Fu, L.; Zhang, Y.; Chen, J.; Du, Y.; Tang, N.; Liu, G., Increasing Solar Absorption of Atomically Thin 2D Carbon Nitride Sheets for Enhanced Visible-Light Photocatalysis. Adv. Mater. 2019.
DOI：10.1002/adma.201807540
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201807540
23. 南方科大AM：PtSnBi纳米片的三金属协同作用促进甲酸氧化
Pt可高效催化许多反应，但甲酸电氧化效果不佳，存在严重的CO毒化现象。开发能够将HCOOH直接氧化成CO2的高活性、稳定的催化剂是直接液体燃料电池商业化的一大挑战。近日，南方科技大学Zewei Quan团队合成了一种新型的PtSnBi纳米片。
研究发现，该材料三种金属的协同作用大大提高了甲酸氧化性能。其中，Pt45Sn25Bi30纳米片具有最佳性能，质量活性可达4394 mA mg-1 Pt，并在4000个循环后保留了78%的初始活性，是最先进的甲酸氧化催化剂。DFT计算表明，PtSnBi纳米片的电子和几何效应有助于抑制CO*的形成和优化脱氢步骤。
Shuiping Luo, Zewei Quan*, et al. Trimetallic Synergy in Intermetallic PtSnBi Nanoplates Boosts Formic Acid Oxidation. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903683
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903683
24. 杨学明AM综述：TiO2光催化的基本原理：概念、机理和挑战
光催化在太阳能电池、水分解、污染物降解等领域得到了广泛的应用。近十年来，各种表面科学方法对TiO2光催化尤其是TiO2光催化的光化学机理和基本原理进行了广泛的研究，旨在为真实环境条件下的TiO2光催化提供重要的信息。近日，中科院大连化物所杨学明团队总结了近年来在分子水平上对TiO2光催化基本理解的研究进展。
作者首先介绍了TiO2的结构和TiO2光催化的基本原理，提出了TiO2光催化的基本概念；然后详细介绍了TiO2模型表面上的三个重要分子(氧、水、甲醇)的光化学，揭示了TiO2光催化过程中电荷/能量转移与键断裂/形成的关系；最后，简要讨论了TiO2光催化机理研究在分子水平上面临的挑战和机遇，以及可能的光催化模型。
Qing Guo, Xueming Yang*, et al. Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201901997
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901997
25. 大连化物所AM： 钴酞菁锚定Fe-N位点协同作用高效CO2RR
同时在低过电势下实现高法拉第效率，高电流密度和高稳定性对电化学CO2还原反应（CO2RR）的工业应用是必不可少的。然而，在这个催化过程中仍然存在巨大的挑战。近日，中科院大连化物所Guoxiong Wang等团队合作，通过协同催化策略—钴酞菁锚定Fe-N位点（CoPc©Fe-N-C）来改善CO2RR性能。
实验发现，CO法拉第效率超过90％的潜在窗口从单独的Fe-N-C上的0.18 V显着扩展到CoPc©Fe-N-C上的0.71 V。更重要的是，最大CO电流密度增加了十倍，且稳定性显着提高。DFT计算表明，锚定的钴酞菁促进CO解吸并抑制Fe-N位点上的竞争性析氢反应，而* COOH形成几乎保持不变，因此表现出对CO2RR的前所未有的协同效应。
Long Lin, Guoxiong Wang*, et al. Synergistic Catalysis over Iron‐Nitrogen Sites Anchored with Cobalt Phthalocyanine for Efficient CO2 Electroreduction. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903470
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903470
26. AM综述: 2维MOF作为多功能材料用于多相催化和电/光催化
金属有机骨架(MOFs)是目前研究最广泛的多相催化剂之一，为了提高它们的活性，目前的研究趋势是开发相应的二维材料。有鉴于此，阿卜杜勒阿齐兹国王大学的Hermenegildo Garcia教授和马杜赖卡玛拉大学的Amarajothi Dhakshinamoorthy教授等综述了这些二维MOFs作为多功能材料用于多相催化和电/光催化的进展，并总结了这些二维材料与三维MOFs类似物的优点。二维MOFs的增强活性主要得益于拥有丰富的催化活性位点、更高密度的缺陷、可交换的配位点以及在电极表面优良的成膜能力。
Amarajothi Dhakshinamoorthy, Abdullah M. Asiri, Hermenegildo Garcia. 2D Metal–Organic Frameworks as Multifunctional Materials in Heterogeneous Catalysis and Electro/Photocatalysis. Adv. Mater. 2019
DOI: 10.1002/adma.201900617
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900617
27. 香港理工AEM: 再次出色跨界！杂化卤化物钙钛矿的压电光催化产氢！
为了减轻半导体纳米材料中的光诱导电荷复合，代表了高效光催化的重要努力方向。香港理工大学Yang Chai团队报道了有机卤化物钙钛矿MAPbI3的压电和光催化性质的，以在超声波和可见光照射下实现压电光催化活性，从而增强MAPbI3的光催化氢产生。MAPbI3的导带最小值高于氢生成电位（相对于标准氢电极为0.046 V），从而实现有效的氢析出。此外，MAPbI3的非中心对称晶体结构使其具有压电特性。因此，MAPbI3容易响应外部机械力，由于光生电荷载体的有效分离，产生用于压电光催化的内建电场。
结果表明，在光和机械刺激时，MAPbI3粉末在氢碘酸（HI）溶液中表现出优异压电光催化氢生成速率（23.30μmol h-1），远高于压电催化（即2.21 μmolh-1）和光催化（即3.42μmol h-1）的析氢速率以及它们的总和（即5.63 μmolh-1）。压光光催化策略提供了一种控制光诱导电荷载体复合的新方法，通过结合利用压电催化和光催化有机卤化物钙钛矿，产生高效的压电光催化作用。
Wang, M., Zuo, Y., Wang, J., Wang, Y., Shen, X., Qiu, B., Cai, L., Zhou, F., Lau, S. P., Chai, Y., Remarkably Enhanced Hydrogen Generation of Organolead Halide Perovskites via Piezocatalysis and Photocatalysis. Adv. Energy Mater. 2019, 1901801.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901801
28. 陕西师范大学Acc. Chem. Res.：等离激元驱动的催化
作为一类新型的光催化剂，等离激元贵金属纳米粒子具有在整个可见光谱中收集太阳能的独特能力，并产生有效的能量转换，被认为是可能解决能量危机的途径之一。表面等离激元共振的共振激发使得纳米颗粒收集光子的能量以形成高度增强的电磁场，并且存储在等离激元场中的能量可以诱导金属中的热载流子。
热电子-空穴对最终通过耦合到金属纳米颗粒的声子模式而消散，产生更高的晶格温度。而等离激元电磁场，热电子和热可以催化等离激元金属纳米颗粒表面附近的反应物的化学反应。近日，陕西师范大学Hongxing Xu团队总结了近年来关于分子等离激元催化中激发机制和能量转移途径的理论和实验进展。重点介绍了等离激元激发驱动的晶体生长和纳米材料转化的最新进展。
Zhenglong Zhang, Chengyun Zhang, Hairong Zheng, and Hongxing Xu*. Plasmon-Driven Catalysis on Molecules and Nanomaterials. Acc. Chem. Res., 2019
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00224
