1. Nat. Catal.：具有混合氧化态的Cu₂O纳米立方块用于（光）催化CO₂氢化

氧化亚铜（Cu₂O）是一种地球上丰富的低成本的金属氧化物半导体，可通过光化学，光电化学和电化学方法在水介质中还原CO₂而受到极大关注。然而，所有这些方法的一个未解决的问题是其经历不可逆的氧化还原歧化反应而导致Cu₂O不稳定。

近日，南开大学Qixing Zhou，多伦多大学Geoffrey A. Ozin，浙江大学Wei Sun等多团队合作，报告了一种通过非均相光催化驱动气相CO₂氢化还原，避免了Cu₂O的不稳定问题。该Cu₂O纳米立方块表明有混合价态的Cu（Cu（0,I,II）），氧空位以及羟基。这些表明特性得该Cu₂O纳米立方块能够在温和条件下实现H₂的异裂和CO₂的吸附，加速了逆水煤气变换反应的同时使Cu₂O的氧化还原歧化反应可逆。

Lili Wan, Qixing Zhou*, Wei Sun,* Geoffrey A. Ozin,* et al. Cu₂O nanocubes with mixed oxidation-state facets for (photo)catalytic hydrogenation of carbon dioxide. Nat. Catal., 2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0338-z

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0338-z

2. Nat. Catal.：装载有超薄钯纳米片的癌症衍生外泌体用于靶向生物正交催化

生物正交化学启发了科学家们发展通过非天然方式体内合成生物活性剂的新策略。其中，Pd催化剂通过在生命系统中产生异生素和解笼菌生物分子，在生长正交催化领域中发挥了突出作用。然而，选择性地将催化剂递送至特定类型的细胞落后于催化剂的开发。

近日，萨拉戈萨大学Jesús Santamaría，爱丁堡大学Asier Unciti-Broceta等开发了一种人工生物装置，其含有负载了Pd纳米片催化剂的癌症衍生的外泌体。该杂化系统可在体外和细胞内介导Pd-触发的脱烷基化反应，并显示其祖细胞的优先向性。此外，使用特洛伊木糖外泌体将非生物催化剂输送到指定的癌细胞中，为新的靶向治疗方式创造了机会放。

María Sancho-Albero, Belén Rubio-Ruiz, Jesús Santamaría,* Asier Unciti-Broceta,* et al. Cancer-derived exosomes loaded with ultrathin palladium nanosheets for targeted bioorthogonal catalysis. Nat. Catal., 2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0333-4

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0333-4

3. Nature Energy综述：CO₂的电催化转化的综述

CO₂电催化还原是用于将（过量的）可再生电力作为燃料中的化学能存储的有前途的方法之一。巴塞罗那大学Federico Calle-Vallejo和莱顿大学Marc T. M. Koper团队回顾了理解电化学二氧化碳减排的最新进展和挑战。讨论了在电催化剂上初始活化CO₂的现有模型及其对理解选择性的重要性。

碳-碳键的形成也是二氧化碳电解还原成高密度和高价值燃料的关键机制。初始CO₂活化和C-C键形成都受到表面结构（纳米和中尺度），电解质效应（pH、缓冲强度、离子效应）和质量传递条件之间错综复杂的相互作用的影响。这种复杂的相互作用目前还远未完全被理解。此外，还讨论了原位光谱技术和机械工作计算技术的最新进展。最后，确定了进一步理解这些主题的一些挑战。

Advances and challenges in understanding the electrocatalytic conversion of carbon dioxide to fuels，Nature Energy (2019)

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0450-y 

4. Nature Energy综述: 聚合物光催化剂的光催化产氢的综述

使用氢气作为燃料，当使用半导体光催化剂从水中产生并由阳光驱动时，是化石燃料的可持续替代品。聚合物光催化剂基于地球丰富的元素，并且具有优于其无机对应物的优点，因为其电子特性可通过分子工程容易地调节。在过去十年中，聚合物光催化剂迅速发展，导致许多活性材料的发现。然而，对其光引发氧化还原过程的关键性质的理解仍不够深入，这阻碍了进一步发展以产生具有成本竞争力的技术。

帝国理工James R. Durrant, 利物浦大学Andrew I. Cooper 和伦敦大学学院Martijn A. Zwijnenburg，Junwang Tang等人讨论了最先进的聚合物光催化剂和对其活动的微观理解。最后总结了该领域的五个突出挑战：活动的非标准化报告，有限的光化学稳定性，反应机制知识不足，平衡载流子寿命与催化时间尺度以及使用不可持续的牺牲剂。

Yiou Wang, Martijn A. Zwijnenburg, Junwang Tang, James R. Durant, Junwang Tang et al, Current understanding and challenges of solar-driven hydrogen generation using polymeric photocatalysts, Nature Energy, 2019，Nature Energy (2019)

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0456-5

5. 张礼知Chem：TiO_2-xH_y/Fe介导的双温区光热固氮

已知人工固氮的Haber-Bosch反应是典型的平衡定律限制的放热反应。由于N₂分子的解离温度极高，高温会使反应平衡向NH₃分解方向移动，不利于NH₃的形成。为了克服上述平衡限制，华中师范大学张礼知团队提出了双温区催化的新策略。在光照下，设计合成的TiO_2-xH_y/Fe复合材料的表观温度可达495°C；但由于SPR加热效应的局域化，热区（Fe）和冷区（TiO_2-xH_y）之间温差高达137°C。

如此一来，Fe“纳米项链“上的热载流子能有效地解离N₂，与之串联的TiO_2-xH_y则能通过连续加氢反应快速捕获解离后的N，显著抑制了反向平衡移动。具体而言，材料在495℃、不同的压力下实现了19,620 ppm（10atm）和1,939 ppm（1 atm）的NH₃浓度，分别是理论极限浓度（1,249和12,459ppm）的1.55和1.57倍。

Chengliang Mao, Hao Li, Honggang Gu, Jiaxian Wang, Yunjie Zou, Guodong Qi, Jun Xu, Feng Deng, Wenjuan Shen, Jie Li, Shiyuan Liu, Jincai Zhao, and Lizhi Zhang. Chem, 2019, 6, 1-16.

DOI：10.1016/j.chempr.2019.07.021

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419303304

6. Nat. Commun.：氧化钴-铂催化剂选择性加氢反应协同效应的起源

因为难以构建定义明确的催化体系，理解双组分催化剂的协同性质仍然是一个具有挑战性的问题。近日，中科院山西煤化所Zhe Gao，Yong Qin等通过原子层沉积（ALD）设计了一系列紧密接触的CoO_xPt/TiO₂和空间分离的CoO_x/TiO₂/Pt催化剂，研究了CoO_x-Pt催化剂选择性加氢协同效应的起源。

对于CoO_x/TiO₂/Pt，CoO_x和Pt通过TiO₂纳米管管壁分离，可以精确地调节CoO_x-Pt亲密度。与CoO_xPt/TiO₂一样，CoO_x/TiO₂/Pt对肉桂醇的选择性高于单金属TiO₂/Pt，表明CoO_x-Pt纳米级亲密度几乎不影响选择性。选择性的增强归因于氢溢流导致氧空位的增加。此外，用ALD选择性地覆盖CoO_x或Pt，可确定铂-氧空位界面位点为活性位点。该工作为理解双组分和双功能催化剂的协同性提供了指导。

Jiankang Zhang, Zhe Gao*, Yong Qin,* et al. Origin of synergistic effects in bicomponent cobalt oxide-platinum catalysts for selective hydrogenation reaction. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-11970-8

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11970-8

7. Nat. Commun.：中性pH下的高性能析氧催化剂用于光驱动CO₂还原

太阳光驱动的二氧化碳（CO₂）还原效率受到中性pH条件下析氧反应动力学缓慢的极大限制。目前用于碱性溶液中析氧反应的非贵金属氧化物催化剂在中性溶液中的性能较差。

近日，宾厄姆顿大学Chen Ling等报道了一种在中性pH下具有高活性和高稳定性的析氧催化剂，Brownmillerite Sr₂GaCoO₅，其活性比广泛使用的铱氧化物催化剂高约一个数量级。使用Sr₂GaCoO₅催化析氧，联合CO₂还原，实现了13.9％效率，且在19小时的运行中没有明显的性能下降。该工作不仅创造了阳光驱动的CO₂还原效率的记录，而且为实现实用的CO₂还原系统开辟了新的机遇。

Li Qin Zhou, Chen Ling*, et al. A high-performance oxygen evolution catalyst in neutral-pH for sunlight-driven CO₂ reduction. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12009-8

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12009-8

8. JACS：Cu原子锚定在Pd/H_yWO_3-x青铜纳米线上提高太阳能驱动的RWGS性能

用Pd修饰的氢青铜WO₃纳米线（Pd/H_yWO_3-x）能有效地捕获从紫外到近红外波长范围的光并催化逆水煤气变换反应（RWGS）。近日，多伦多大学Geoffrey A. Ozin等报告了一种合成策略，将Cu（I）OtBu锚定在青铜的Brønsted酸性质子上，再涂覆到Pd/H_yWO_3-x表面，提高这类光催化剂的性能。作者对所得材料进行了一系列表征，包括电子显微镜和X射线吸收光谱。

此外，原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）研究表明，对于光驱动的RWGS反应，Cu（低至0.2 at.%）有助CO₂形成表面羧酸盐物种，从而使CO产量增加300-500％。这种金属锚定方法能够对金属氧化物纳米材料表面进行原子精确的改性并应用于催化，避免了复杂和昂贵的原子层沉积过程的需要。

Young Feng Li, Geoffrey A. Ozin*, et al. Cu Atoms on Nanowire Pd/H_yWO_3-x Bronzes Enhance the Solar Reverse Water Gas Shift Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08030

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08030

9. JACS：钴肟基金属有机骨架薄膜高效HER

分子析氢催化剂（HEC）具有合成可调性，并且表现出高活性，但也受稳定性问题和与它们在均相中使用相关的实际限制的阻碍。HEC作为连接单元连接金属有机框架（MOFs）可以弥补这些缺点。此外，MOFs的三维结构可实现催化剂高的负载。

近日，乌普萨拉大学Sascha Ott等报道了一种新的MOF，它由钴肟（一种广泛研究的HEC）作为六核锆簇之间的金属连接体连接组成。当该MOF在导电基底上生长并且施加还原电位，钴肟连接体通过膜促进电子传输，并且发挥了分子HEC的功能。将该MOF用于析氢反应，其TOF比其它钴肟系统高几个数量级，并且该钴肟催化剂在电催化条件下的的分子完整性可保持至少18小时。

Souvik Roy, Zhehao Huang, Sascha Ott*, et al. Electrocatalytic Hydrogen Evolution from a Cobaloxime-based Metal-Organic Framework Thin Film. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b07084

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07084

10. 郑南峰/Hannu Häkkinen Angew：氮杂卡宾稳定的Au₂₅纳米团簇

表面有机配体对原子级精确的金属纳米团簇至关重要。制备高度稳定的金属纳米团簇用于液相催化仍具有挑战性。近日，厦门大学郑南峰，芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen等报道了具有高温和空气稳定性的N-杂环卡宾稳定的[Au₂₅(ⁱPr₂‐bimy)₁₀Br₇]²⁺（ⁱPr₂‐bimy= 1,3‐diisopropylbenzimidazolin‐2‐ylidene）团簇，该团簇可用作炔酰胺与吲哚环异构化的均相催化剂。

[Au₂₅(ⁱPr₂‐bimy)₁₀Br₇]²⁺由AuSMe₂Cl和ⁱPr₂‐bimyAuBr前驱体由NaBH₄还原得到。X-射线单晶衍射研究表明，该团簇的Au₂₅内核由两个共顶点的Au₁₃二十面体组成。有趣的是，该团簇可以在溶液中，80℃下在稳定12小时，优于用磷配体和硫醇配体保护的Au₂₅纳米簇。DFT计算揭示了[Au₂₅(ⁱPr₂‐bimy)₁₀Br₇]²⁺的电子和热稳定性的起源，并指明了可能的催化位点。

Hui Shen, Guocheng Deng, Hannu Häkkinen*,Nanfeng Zheng*, et al. Highly Robust but Surface‐Active: N‐Heterocyclic Carbene‐Stabilized Au₂₅ Nanocluster. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201908983

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908983

11. Angew：Pyridinic-N-MoP位点协同作用：碱性溶液中析氢活性中心的确定

将过渡金属磷化物（TMP）包裹在N掺杂的C材料中是提高HER电催化剂活性和稳定性的有效策略。然而，TMP与N掺杂的载体如何协同作用，并且哪种构型的N（吡啶N，吡咯N和石墨N）起主要作用仍然不清楚。近日，清华大学Chen Chen等报道了一种MoP纳米颗粒包封在N掺杂碳空心球中（MoP@NCHSs）的HER电催化剂，其在碱性介质中显示出优异的HER活性和稳定性。

实验研究和理论计算结果表明，MoP与吡啶N的协同作用可以最有效地促进碱性介质中的HER; 它们的相互作用大大增加了N掺杂载体上的电子密度，从而加速了水分解。同时，在吡啶N-MoP相互作用位点，Mo的d带中心降低，弱化了Mo-H_ads键，且吡啶N抑制了OH*的强吸附。

Di Zhao, Kaian Sun, Chen Chen*, et al. Synergistically Interactive Pyridinic‐N‐MoP Sites: Identified Active Centers for Enhanced Hydrogen Evolution in Alkaline Solution. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI:10.1002/anie.201908760

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908760

12. Angew：原位光谱洞察双金属纳米催化剂ORR性能增强的起源

在分子水平上理解氧还原反应（ORR）机理对合理设计和合成高能的燃料电池催化剂至关重要。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种功能强大的技术，能够检测低波数范围内表面物质的振动波动。

近日，厦门大学李剑锋，程俊，浙江师范大学Xiao-Shun Zhou等合作，利用shell‐isolated纳米颗粒增强拉曼光谱（SHINERS）研究了Pt₃Co纳米颗粒表面上的ORR过程。*OOH的直接光谱证据表明，ORR在酸性和碱性环境中都经历了在Pt₃Co上的缔合机制。DFT计算表明弱的*O吸附源于Pt₃Co表面的电子效应，并且可以用来解释ORR活性增强的原因。该工作表明SHINERS是一种用于实时观察催化过程的有前景的技术。

Ya-Hao Wang, Jia-Bo Le, Xiao-Shun Zhou*,Jun Cheng*, Jian-Feng Li*,et al. In situ Spectroscopic Insight into the Origin of the Enhanced Performance of Bimetallic nanocatalysts towards ORR. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201908907

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908907

13. Angew：酞菁钴催化剂水相电化学还原CO₂和CO制甲醇

将CO₂转化为高价值的分子是近年来的研究热点。电催化CO₂还原成CO和甲酸已具有一定的基础，现在面临的挑战是获得更多的还原产品，如已经商业化的燃料甲醇。

近日，巴黎大学Marc Robert等发现钴酞菁，这一常用的电化学CO₂还原到CO的催化剂，可以在环境温度、大气压下、水电解质中电催化CO₂或CO制甲醇。在最佳条件下，CO₂催化生成CH₃OH的全局法拉第效率为19.5％，化学选择性为7.5％。进一步研究发现，甲醛是关键的中间体，pH是影响选择性的关键。

Etienne Boutin, Marc Robert*, et al. Aqueous Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide and Carbon Monoxide into Methanol with Cobalt Phthalocyanine. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201909257

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909257

14. 中科大Angew：双石墨N掺杂的类石墨烯颗粒高效HER

石墨烯基材料被认为是最有希望的析氢反应（HER）电催化剂，但目前仍然表现出差的电催化活性。近日，中科大Qianwang Chen等报道了一种类似石墨烯的材料，该材料在酸性条件下具有高的HER活性，达到10 mA cm^-2的电流密度，过电位仅57 mV，Tafel斜率为44.6 mV dec^-1，与现有的最先进的Pt/C催化剂相当。XANES和固体NMR研究表明，其具有双石墨N掺杂在六元碳环中这一特征。DFT计算表明，这一独特的掺杂结构有利于增强C-H键，从而使与两个石墨N原子键合的碳原子成为HER的活性位点。

Zhiyu Lin, Yang Yang,Qianwang Chen*,et al.Dual Graphitic‐N Doping in One Six‐member C‐ring of Graphene Analogous Particles Enabled an Efficient Electrocatalyst toward Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201908210

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908210

15. Angew：通过改变化学平衡在低压反应体系中实现高效电化学固氮

近日，华南理工大学Haihui Wang，Liang-Xin Ding等报道了一种简单有效的化学平衡调节策略，构建低压电化学反应系统，提高电化学合成氨的效率。将氮气还原反应从环境条件转移到低压环境的策略不仅可以加速N≡N三键的活化，而且可以有效地抑制析氢反应，同时促进氮的解离和扩散。

使用精心设计的Fe₃Mo₃C/C复合纳米片作为氮还原催化剂的验证实验表明，低压反应系统可以将法拉第电流效率提高一个数量级。此外，即使在0.7 MPa的低压力下，低压反应系统也可以大大降低氨合成反应的电池电压（高达33％），这对降低电化学氨的能耗具有重要意义。

Hui Cheng, Peixin Cui, Liang-Xin Ding*, Haihui Wang*, et al. High Efficiency Electrochemical Nitrogen Fixation Achieved on a Low‐Pressure Reaction System by Changing Chemical Equilibrium. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201910658

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910658

16. Angew：K⁺辅助活性氰基再生提高g-C₃N₄基催化剂光催化NRR性能

g-C₃N₄作为一类不含金属的NRR光催化剂，具有低成本下大量合成的特征。重要的是，它可以很容易地官能化以增强光催化活性。然而，由于NRR的机理难以确定以及N缺陷的参与，使得g-C₃N₄基光催化剂用于NRR受到严重怀疑。近日，中科院固体物理所 Haimin Zhang，斯威本科技大学 Chenghua Sun，格里菲斯大学Huijun Zhao等多团队合作，合成了氰基和K⁺嵌入改性的g-C₃N4（mCNN）光催化剂，该催化剂具有宽的可见光收集能力和优异的光催化NRR活性（NH₃产率：3.42mmol g^-1h^-1）。

作者将合成的mCNN用作模型光催化剂去理解涉及-C≡N型活性位点光催化NRR的机理。结合实验和理论研究发现，mCNN中的-C≡N可以借助于插入的K⁺通过类似于Mars-van Krevelen过程的途径再生。结果证实，氰基的再生不仅提高了光催化活性，维持了催化循环，而且稳定了光催化剂。该工作解决了g-C₃N₄基光催化剂应用于NRR的关键问题，这对通过缺陷工程提高g-C₃N₄基NRR光催化剂性能的未来发展非常有利。

Weikang Wang, Haimin Zhang*, Chenghua Sun*, Huijun Zhao*, et al. K⁺ Ion Assisted Regeneration of Active Cyano Groups in Carbon Nitride Nanoribbons for Visible‐Light Driven Photocatalytic Nitrogen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201908640

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908640

17. 苏州大学Angew：等离激元处理策略，实现SnS₂纳米片阵列高效的太阳能水氧化

光电化学（PEC）电池可以在太阳光照射下将水分解为氢气和氧气，这是解决能源和环境危机的有效途径。然而，其应用仍然受到载流子复合和缓慢的析氧反应（OER）动力学的限制。近日，苏州大学Liang Li等以SnS₂为例（一种有前景的层状光电半导体），提出了一种Ar等离激元处理策略，在SnS₂纳米片阵列表面附近引入SnS/SnS₂ P-N异质结和O-S键，提高了光生电子-空穴对的分离效率，同时降低了OER过电位。

等离激元处理的SnS₂纳米片阵列的起始电位负向移位至0.16V（相对于RHE），1.23V的光电流密度提高至2.15mA cm^-2，是原始SnS₂的7倍。该工作展示了一种简便的等离激元处理策略，用于调节能带结构和表面化学状态，以改善PEC性能。

Linxing Meng, Liang Li*,et al. Plasma Triggered O‐S Bond and P‐N Junction Near the Surface of SnS₂ Nanosheet Array Enable Efficient Solar Water Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201910510

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910510

18. Angew：NiCoOP NPs@MHCFs催化剂高效光催化CO₂还原

高效的光催化CO₂还原材料对于太阳能-碳燃料转化是至关重要的。近日，新加坡南洋理工大学楼雄文，Sibo Wang等将高度分散的镍钴氧磷化物纳米颗粒（NiCoOP NPs）限域在多通道中空碳纤维（MHCF）中，构建了NiCoOP NPs@MHCFs催化剂，用于高效的CO₂光还原。该材料合成时涉及多步骤过程（即静电纺丝，磷化和碳化），可容易地调节化学组成。

在NiCoOP NPs@MHCFs催化剂中，具有超小尺寸和高分散性的混合金属氧磷化物NPs为氧化还原反应提供了丰富的催化活性位点。同时，具有高导电率和开口端的多通道空心碳基质可有效地促进质量/电荷转移，改善CO₂吸附并防止金属氧磷化物NPs聚集。得益于独特的结构和组成优点，经优化的异金属氧磷化物催化剂体现出高的光催化CO₂还原活性，CO生成速率为16.6 μ mol h^-1（每0.1mg催化剂）。

Yan Wang, Sibo Wang,* and Xiong Wen (David) Lou*. Dispersed Nickel Cobalt Oxyphosphide Nanoparticles Confined in Multichannel Hollow Carbon Fibers for Photocatalytic CO₂ Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201909707

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909707

19. 王心晨Angew：利用缺电子单体优化氮化碳的聚合进而增强其光催化活性

自福州大学王心晨教授首次将g-C₃N₄用于光催化分解水以来，g-C₃N₄的设计合成、复合改性等一直是研究者关注的焦点。众所周知，利用富N的单体，如氰胺、三聚氰胺和尿素等煅烧制得的氮化碳（PCN）在许多情况下结构相当混乱。

针对这一问题，福州大学王心晨教授、德国马普所张贵刚博士等人利用熔融盐（例如，NaCl，KCl）法，以缺电子单体（例如，5-氨基-四唑，核酸碱基）为原料在较为温和的条件下制备了新的氮化碳同素异形体。值得注意的是，该方法能够调控热聚合动力学，进而调节氮化碳的局部结构，载流子传输性能，以及最为重要的HOMO和LUMO能级位置。结果表明，设计合成的NaK-PHI-A材料具有优越的光催化氧化还原活性，作者将其归因于纳米异质结构诱导的可见光吸收增强、载流子的分离传输加快。

Guigang Zhang, Minghui Liu, Tobias Heil, Spiros Zafeiratos, Aleksandr Savateev, Markus Antonietti, and Xinchen Wang.

Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,

DOI：10.1002/anie.201908322

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908322

20. 李灿AM综述：用于人工光合作用的水氧化催化剂

水氧化是天然和人工光合作用的主要反应。开发高活性和稳定的水氧化催化剂（WOCs）是构建高效人工光合作用系统的关键，但它在基础和应用方面仍面临巨大挑战。

近日，中科院大连化物所李灿等总结了分子催化剂和非均相纳米粒子催化剂的最新发展，特别强调了仿生催化剂和WOCs与人工光系统的联合。高效的人工光合作用很大程度上是基于对电荷动力学和反应机理有深入理解的基础上，通过合理的界面工程将光捕获材料和活性WOCs进行整合。

Sheng Ye, Can Li*, et al. Water Oxidation Catalysts for Artificial Photosynthesis. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201902069

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902069

21. 中科大吴宇恩AM：一种室温下合成金属单原子催化剂的新策略

单原子催化剂（SACs）具有最大的原子经济性和各种催化领域的优异性能，引起材料科学的关注。然而，SACs常规的合成方法具有高能量消耗，程序复杂，金属物质大量浪费和低产率等等问题，大大阻碍了它们的发展。近日，中科大吴宇恩等提出了一种简单的悬空键捕获策略，用于环境条件下，在易于接近的块状金属（例如Fe，Co，Ni和Cu）构建SACs。

当将氧化石墨烯（GO）与金属泡沫混合并在环境条件下干燥时，M⁰将电子转移到GO上的悬空氧基团，并获得M^δ+（0<δ<3）物种。同时，M^δ+与GO的表面氧悬空键配位形成M-O键。随后，在超声处理的帮助下，M-O键将金属原子从金属泡沫中拉出，得到M SAs/GO材料。这种室温合成方法是一种多功能的平台，可轻松低成本地制造SACs，这对它们的大规模生产和各种工业反应的实际应用至关重要。

Yunteng Qu, Yuen Wu*, et al. Ambient Synthesis of Single‐Atom Catalysts from Bulk Metal via Trapping of Atoms by Surface Dangling Bonds. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201904496

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904496

22. AM：甲醇转化为烯烃（MTO）催化剂的最新进展

甲醇转化为烯烃，作为C₁化学中的一个重要反应，为从非石油资源（如天然气和煤炭）生产基础化学品提供了另一条路径。甲醇-烯烃（MTO）催化是一项工艺开发，反应器设计和工艺盈利能力是必须考虑的关键因素。

基于高效催化剂和高的流化技术，大连化学物理研究所在2010年建成了世界上第一个MTO工厂，同时化学家们更深入地了解了反应机理和催化原理，促进了催化剂和工艺的不断发展。近日，中科院大连化学物理研究所Zhongmin Liu，Peng Tian等总结了MTO催化剂开发的最新进展，重点介绍了SAPO-34优化催化剂的进展，以及对乙烯或丙烯具有优先选择性的催化剂的开发研究。

Miao Yang, Peng Tian,* Zhongmin Liu*, et al. Recent Progress in Methanol‐to‐Olefins (MTO) Catalysts. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201902184

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902181

23. 西安交大AM：具有特殊调制带结构的石墨碳氮化物中掺杂剂和缺陷的协同作用实现高效光催化析氧反应

电子结构极大地决定了半导体光催化剂的能带结构和电荷载流子传输性质，从而决定了它们的光催化活性。近日，西安交通大学Shaohua Shen等通过简单地在惰性气氛中煅烧石墨碳氮化物（g-C₃N₄）和硼氢化钠的混合物，同时将硼掺杂剂和氮缺陷引入了g-C₃N₄中。得到具有B掺杂和N缺陷的g-C₃N₄对光催化析氧反应表现出优异的活性，最高的氧气释放速率达561.2 μmolh^-1g^-1，远高于先前报道的g-C₃N₄。

将B掺杂剂和N缺陷引入g-C₃N₄，使得g-C₃N₄导带和价带位置得到了调整，增强了可见光中的有效光学吸收和大大增加水氧化驱动力。此外，电子结构工程产生丰富的不饱和位点并诱导强烈的夹层C-N相互作用，导致有效的电子激发和加速的电荷传输。该工作展示了一种简便的方法来设计g-C₃N₄的电子结构和带结构，并同时引入掺杂剂和缺陷，用于高性能光催化析氧反应，为高效光催化设计提供了参考。

Daming Zhao, Shaohua Shen*, et al. Synergy of Dopants and Defects in Graphitic Carbon Nitride with Exceptionally Modulated Band Structures for Efficient Photocatalytic Oxygen Evolution. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201903545

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903545

24. 大连化物所Chemical Reviews: TiO₂表面的单分子光催化

异质光催化已经在光伏电池、光解水、污染物的光降解等诸多领域得到了广泛应用。因此，在过去的十几年里，这些重要的光催化过程，尤其是发生在TiO₂上的光催化过程的反应机理已经通过多种表面科学手段得到了深入全面的研究。在本文中，大连化物所的Xueming Yang等对使用扫描电镜技术辅助的表面科学手段进行TiO₂单晶表面上单分子光化学研究的相关成果进行了总结概括。

文章首先讨论了TiO₂不同晶面对于光催化性能的影响，这是TiO₂光催化的基础。然后，作者展示了多种重要分子（如水分子、乙醇和醛类化合物等）在TiO₂模型表面上的单分子降解过程来说明键的断裂以及吸附点和吸附状态在TiO₂光催化中的作用。最后，文章简要探讨了TiO₂单分子光催化领域所面临的机遇与挑战。

Qing Guo, Xueming Yang et al, Single Molecule Photocatalysis on TiO₂ Surfaces, Chemical Reviews, 2019

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00226

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00226

25. ACS catal.：硫化锡氧化物高效高选择性催化CH₄氯化制CH₃Cl

甲烷（CH₄）氯化是将CH₄转化为更有价值的化学物质的有吸引力的途径。CH₄氯化选择性形成氯甲烷（CH₃Cl）是一个关键的过程，但自由基反应很难实现高选择性。近日，韩国化学技术研究所Ho-Jeong Chae等将硫化氧化锡（STO）用于催化CH₄气相氯化。

实验发现，STO催化剂可高转化率，并高选择性（> 96％）催化CH₄氯化制CH₃Cl。进一步研究发现，STO上的Sn和表面硫酸盐基团的相互作用产生的强路易斯酸位点是高选择性CH₄转化的关键。DFT计算进一步表明，与SnO₂和硫化氧化锆催化剂相比，STO表面可以以异溶剂方式活化更多的Cl₂分子，使得STO具有更好的催化性能。

Youngmin Kim, Jip Kim, Ho-Jeong Chae*, et al. Sulfated Tin Oxide as Highly Selective Catalyst for the Chlorination of Methane to Methyl Chloride. ACS catal., 2019

DOI: 10.1021/acscatal.9b02645

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b02645

26. Sci Bull. 综述：金属氧化物阵列光阳极应用于光电化学电池分解水

能源短缺与环境污染是21世纪人类在可持续发展道路上的两大挑战。随着化石燃料消耗的日益增加，燃烧伴随着大量二氧化碳的排出，全球变暖和气候变化日益加剧。因此，寻找清洁和可再生能源对社会的可持续发展具有重要意义，氢能源正是这样一种新的洁净能源。

光电化学(PEC)电池分解水制氢技术是一种清洁有力的可再生氢能源的生产技术，通过收集来自太阳光并使用水作为原料，为可持续氢燃料研究提供一条非常有前景的途径。当金属氧化物制备光电阳极用于PEC电池时，材料的电导率低和载流子扩散长度短，宽带隙金属氧化物材料(如TiO₂和ZnO)对可见光吸收范围小，窄带隙金属氧化物材料则(如Fe₃O₄和BiVO₄)无法达到相应的析氢电位，这一系列缺陷严重制约了金属氧化物在PEC水分解方面的应用。为了解决这些问题，近年来，科研工作者们通过元素掺杂进行化学表面改性、氮化、共催化剂沉积、超薄覆盖层保护、锚定有机染料、等离子体或量子点负载，以及制备光电极纳米结构材料等策略来解决材料的局限性，均取得良好效果。

近期，该领域著名专家丘勇才教授、潘争辉博士、陈海宁副教授、郭林教授、范智勇教授、杨世和教授等共同撰写了综述文章“Current progress in developing metal oxide nanoarrays-based photoanodes for photoelectrochemical water splitting”，总结了近年来金属氧化物阵列光阳极在光电化学电池水分解方面的发展和应用。

文章首先从PEC电池的工作机理入手，简单地介绍了PEC电池的起源、结构、组成、工作条件等，为了让读者更加清晰了解PEC性能评价标准，文章详细地列举出了涉及PEC相关的各种计算步骤，为后文各种材料的PEC性能对比提供了理论基础。紧接着文章总结了众多金属氧化物阵列的制备方法及其生长机理，并对其中几种常见金属氧化物阵列(TiO₂、ZnO、WO₃、α-Fe₂O₃、BiVO₄等)进行了重点描述。特别是，对于制备核/壳金属氧化物阵列结构，作者指出，引入不同的构型(图1)可以减少电子-空穴对的复合，提高电子传输速率，进而提高它们的光电催化性能。文章最后分类综述了包括TiO₂、ZnO、WO₃、Fe₂O₃、BiVO₄等多种金属氧化物光阳极的各种形貌阵列在PEC电池方面的应用，包括纳米片阵列、纳米棒阵列、纳米管阵列、纳米线阵列等。研究表明，各种形貌设计和改性在一定程度上可以提升金属氧化物的光电催化性能。

作者认为，为了进一步提升金属氧化物光阳极的光电催化性能和稳定性，寻找低过电位、高抗光腐蚀性能的共催化剂，发展各式能减少电子-空穴对的复合和提高电子传输速率的异质结构型，集成光伏器件和PEC电池等将是未来开发高性能、稳定光阳极有效途径。

Yongcai Qiu, Zhenghui Pan, Haining Chen, Daiqi Ye, Lin Guo, Zhiyong Fan, Shihe Yang. Current progress in developing metal oxide nanoarrays-based photoanodes for photoelectrochemical water splitting. Science Bulletin, 2019, 64(18)1348-1380，

DOI: 10.1016/j.scib.2019.07.017

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319304141

27. JMCA: Cu掺杂调控Co₂P催化剂的形貌和电子结构，提高ORR性能

Co₂P具有低成本和优异的析氧性能，可被用作锌空气电池空气电极的催化剂，但其氧还原催化活性较低的问题需要被解决。最近，天津大学的何春年教授和刘恩佐教授课题组以石墨烯为载体，通过Cu掺杂来调节Co₂P的微观形貌和电子结构，制备的石墨烯负载Cu掺杂Co₂P催化剂具有很好的氧还原性能。

通过测试发现均匀掺杂在Co₂P颗粒中的Cu提高了Co³⁺的比例，而且N、P掺杂的石墨烯载体具有丰富的活性位点，催化剂的ORR性能明显提高。当Cu掺杂量为7.1%时，7.1%Cu-Co₂P@2D-NPC催化剂的性能最好，其性能与Pt/C接近，ORR过程中转移电子数n为3.8，且氧还原催化活性比较稳定。以其为空气电极组装的水系锌空电池和全固态柔性锌空电池的功率密度分别高达236.1 mW/cm²和51mW/cm²的功率密度。

Lechen Diao, Tao Yang, Biao Chen, Biao Zhang, Naiqin Zhao, Chunsheng Shi, Enzuo Liu^*, Liying Ma, and Chunnian He^*. Electronic Reconfiguration of Co₂P Induced by Cu Doping Enhancing Oxygen Reduction Reaction Activity in Zinc–Air Batteries, Journal of Materials Chemistry A. 2019.

DOI: 10.1039/C9TA07652B

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07652b#!divAbstract

28. Nanoscale: C-CoP中空微孔纳米笼用作高效的双功能电解水催化剂

在能源短缺和环境污染的双重压力下，氢能作为绿色清洁可持续的能源是社会发展的重要方向。制备可以同时催化OER和HER两个半反应的双功能电催化剂对电解水生产氢能具有重要意义。传统的贵金属催化剂价格高昂，储量有限且稳定性较差，因此发展一种经济、高效和稳定的非贵金属双功能电解水催化剂对氢能的广泛应用至关重要。

广东工业大学的余林教授团队通过裂解普鲁士蓝类前驱体和磷化处理，制备了炭包覆的CoP中空微孔纳米笼（C-CoP-1/12），在碱性环境下，该催化剂具有优异的电催化性能，在电流密度为10mA/cm²的条件下过电势很低，HER和OER半反应的过电势分别为173mV和333mV，总的驱动电压仅为1.650V，并且24h内催化性能保持稳定。制备的炭包覆非贵金属磷化物催化剂有望用于电解水的电极材料，该方法为制备低成本、高活性和稳定性的催化剂提供了一种新的思路。

Wanping Li, Gao Cheng, Ming Sun, Zhaoxuan Wu, Guanliang Liu, Dangsheng Su, Bang Lan, Shixin Mai, Liya Chen and Lin Yu^*. C-CoP hollow microporous nanocages based on phosphating regulation: a high-performance bifunctional electrocatalyst for overall water splitting. Nanoscale, 2019.

DOI: 10.1039/C9NR05061B

https://doi.org/10.1039/C9NR05061B