1. Nat. Catal.：调节Pt/TiO2催化剂的催化位点用于3-硝基苯乙烯的化学选择性氢化
通过合理的合成策略设计可以调节负载金属纳米颗粒的催化活性。催化剂合成方法中的每个步骤都在制备高效催化剂中起重要作用。近日，卡迪夫大学Graham J. Hutchings，Meenakshisundaram Sankar等对合成的催化剂进行热处理，并对金属负载进行控制，制备0.2wt％Pt/TiO2催化剂用于3-硝基苯乙烯的高效化学选择性氢化。
对于0.2和0.5wt％负载量的Pt/TiO2催化剂，在450℃下还原，通过强金属-载体相互作用诱导TiOx覆盖Pt纳米颗粒，这对其催化活性是不利的。然而，这可以通过进行还原煅烧处理（均在450℃下）来避免，并制备出高活性的催化剂。详细的表征显示，Pt/TiO2界面处的外围位点是该氢化反应最可能的活性位点。
Margherita Macino, Meenakshisundaram Sankar,* Graham J. Hutchings,* et al. Tuning of catalytic sites in Pt/TiO2 catalysts for the chemoselective hydrogenation of 3-nitrostyrene. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0334-3
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0334-3
2. Nature Energy：通过氧化碳中间体实现选择性高温CO2电解
高温CO2电解槽以CO和其它化学燃料的形式提供异常高效的可再生电力存储，但传统电极存在催化破坏性碳沉积问题。二氧化铈催化剂是已知的用于燃料电池（氧化）反应的碳抑制剂; 然而，对于更严格的电解（还原）条件，催化剂设计策略仍不清楚。近日，丹麦技术大学Christopher Graves，斯坦福大学William C. Chueh，SLAC国家加速器实验室Michal Bajdich等建立了对二氧化铈的抑制机制，具有超过热力学碳沉积阈值的选择性CO2转化为CO性能。
对使用钐掺杂的二氧化铈，镍和/或氧化钇稳定的氧化锆组成的薄膜模型电极电解CO2的XPS及密度泛函理论建模研究，揭示了氧化碳中间体在防止积碳中的关键作用。鉴于此，作者在迅速破坏镍基电池的条件下，使用按比例放大的16 cm2氧化铈基固体氧化物电池进行稳定的电化学CO2还原，显著提高了器件的使用寿命。
Theis L. Skafte, Michal Bajdich*, William C. Chueh,* Christopher Graves,* et al. Selective high-temperature CO2 electrolysis enabled by oxidized carbon intermediates. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41560-019-0457-4
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0457-4
3. Joule：有序2D/1D异质结高选择性CO2捕获及其直接光化学转化
聚合物氮化碳（CNs）被认为是最可持续的太阳能光催化转化材料。然而，第一代CNs存在电荷分离不完全和CO2吸附不足的问题。马普学会胶体与界面研究所的Markus Antonietti、武汉理工大学的Jiaguo Yu和Shaowen Cao联合报道了在石墨烯上具有有序排列的高结晶CN-纳米棒的异质结材料的结构，它改善了光收集、CO2捕获和界面电荷转移。
石墨烯负载的一维纳米晶CNs具有较高的CO2/N2选择性，最高可达44，对CO2的吸附热为55.2 kJ/mol。这种异质结材料还可以在气相中驱动简单而有效的CO2光还原反应，而无需添加任何助催化剂或牺牲剂，即使在更相关的低浓度CO2的情况下也是如此。这些发现为优化CN材料的性能提供了一种强有力的方法，旨在为CO2捕获和光还原提供一种切实可行的技术应用。
Xia, Y.; Tian, Z.; Heil, T.; Meng, A.; Cheng, B.; Cao, S.; Yu, J.; Antonietti, M., Highly Selective CO2 Capture and Its Direct Photochemical Conversion on Ordered 2D/1D Heterojunctions. Joule 2019.
DOI：10.1016/j.joule.2019.08.011
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119304143
4. Nat. Commun.：调节单原子Fe-NxCy催化位点的配位结构用于苯氧化
原子级分散的金属-N-C结构是催化苯氧化反应（BOR）的高效活性位点。然而，N和C原子的作用仍不清楚。近日，清华大学Chen Chen，中国石油大学（华东）Chenguang Liu等报道了一种聚合调节热解策略用于合成铁基单原子催化剂，并系统研究了Fe-NxCy催化位点配位效应对BOR的影响。
研究发现，由四配位N原子锚定的Fe原子表现出最高的BOR性能，苯转化率为78.4％，苯酚选择性为100％。在用一个或两个C原子取代配位的N原子后，BOR活性逐渐降低。理论计算表明，配位模式不仅影响结构和电子特征，而且影响催化反应途径和关键氧化物种的形成。Fe-N配位数的增加促进了关键中间体O = Fe = O物质的产生和活化，从而增强了BOR活性。
Yuan Pan, Yinjuan Chen, Konglin Wu, Chenguang Liu*, Chen Chen,* et al. Regulating the coordination structure of single-atom Fe-NxCy catalytic sites for benzene oxidation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12362-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12362-8
5. JACS：Ni和Au纳米颗粒供体-受体耦合高效NRR制NH3，法拉第效率达67.8％
传统的NH3生产方法（Haber-Bosch工艺）有望在环境条件下通过电化学合成进行代替，但是将N2电化学还原成NH3相当低的选择性（法拉第效率低）阻碍了其发展。近日，上海交通大学Xin-Hao Li等报道了一种强有力的方法，通过构建Ni和Au纳米粒子的无机供体-受体对，增加它们的电子密度，将Au催化剂电催化氮气还原反应（NRR）的法拉第效率提高到67.8％。
作者通过理论模拟方法研究了富电子Au中心在促进N2固定和活化方面的独特作用，并通过实验结果进行了验证。此外，将高度耦合的Au和Ni纳米颗粒负载在氮掺杂碳上用于NRR，可实现再利用和长期稳定性，使得该催化剂有望用于实际应用。
Zhong-Hua Xue, Xin-Hao Li*, et al. Electrochemical Reduction of N2 into NH3 by Donor-Acceptor Couples of Ni and Au Nanoparticles with a 67.8% Faradaic Efficiency. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07963
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07963
6. JACS：原位红外光谱研究揭露CO2电还原过程中电极表面附近pH的变化
在过去十年中，电化学CO2还原是一个蓬勃发展的研究领域，其目的是将电能转化为可再生化学品和燃料。催化剂的开发与研究显著提高了电化学CO2还原的选择性和活性。然而，理解结构-活性关系仍具有挑战。近日，代尔夫特理工大学Wilson A. Smith等，使用原位表面增强红外吸收光谱（SEIRAS）和理论计算的研究表明，在相对较低的电流密度（<10 mA/cm2）下，常用的强磷酸盐缓冲液不能维持铜电极上CO2电还原过程中的界面pH值。
实验观察到电极表面附近的pH值与0.2M磷酸盐缓冲液中的本体溶液相比高，可达5个pH单位，即使在光滑的多晶铜电极上也是如此。增加缓冲容量并不能解决该问题，因为产氢速率急剧增加，导致缓冲液在很窄的电位范围内崩溃。这些无法预料的结果意味着大多数关于在CO2饱和水溶液中电催化CO2还原成碳氢化合物的研究是在铜电极的传质限制下进行的评估。作者还强调，具有高局部电流密度（例如纳米结构）的电极上的大浓度梯度对选择性，活性和动力学分析具有重要意义，并且研究结构-活性关系必须排除传质效应的影响。
Kailun Yang, Recep Kas, Wilson A. Smith*. In-situ Infrared Spectroscopy Reveals Persistent Alkalinity Near Electrode Surfaces during CO2 Electroreduction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07000
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07000
7. JACS：氢键介导的超分子自组装行为提高光催化还原CO2性能
人工光合作用利用太阳能和光催化剂，将CO2和H2O转化为高附加值的碳氢化合物，是太阳能转换研究领域的“圣杯”反应。针对光催化CO2还原效率低的问题，加州大学圣地亚哥分校的Clifford P. Kubiak等人通过引入酰胺的方法，使Re联吡啶和Ru光敏剂间具有氢键相互作用，进而构筑了具有高光催化还原CO2活性的ReDAC / RuDAC体系。
具体而言，ReDAC / RuDAC对应的CO转化数TONCO = 100 ± 4，量子效率ΦCO = 23.3 ± 0.8%；活性高达未引入酰胺材料（TONCO = 28 ± 4，ΦCO = 7 ± 1%）的3倍。值得注意的是，一旦将反应体系的溶剂由乙腈换成DMF，ReDAC / RuDAC体系的氢键会遭到破坏，活性会显著降低，表明氢键作用引起的超分子组装行为是提高CO2还原活性的决定性因素。为了充分证明这一结论，作者还通过载流子寿命，光谱分析和电化学分析等手段排除了材料本征特性的影响。
Po Ling Cheung, Savannah C. Kapper, Tian Zeng, Mark E. Thompson, and Clifford P. Kubiak. Improving Photocatalysis for the Reduction of CO2 through Noncovalent Supramolecular Assembly. J. Am. Chem. Soc. 2019.
Doi：10.1021/jacs.9b07067
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07067
8. JACS：CNx/Ni2P 光催化处理塑料有新招
自1950年以来，人类生产生活过程中制造出的塑料超过80亿吨，有机聚合物已然成为当前使用最为广泛，丢弃最为严重的材料之一。可喜的是，常温常压下的光催化技术能通过光催化氧化还原反应将塑料废物转化为燃料和高附加值化学品，为解决上述问题提供简单且低能耗的方法。然而，截至目前，这一研究领域仅有基于贵金属和镉基光催化剂的少量报道。
针对这一问题，剑桥大学的Erwin Reisner等人设计合成了一种廉价且无毒的氮化碳/磷化镍（CNx/Ni2P）复合光催化材料，并在碱性水溶液条件下成功将其应用于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚乳酸（PLA）的光催化转化，制备出了清洁燃料H2和多种有机化学品。研究结果表明，Ni2P能有效促进CNx光生载流子的分离传输，同时充当反应活性位点。该复合材料在长达5天的循环实验中依然保持稳定。此外，作者还通过光催化技术成功将多种不可回收的塑料垃圾转化为H2和有机化学品，并在保持塑料转化率的前提下将反应体系从2 mL放大至120 mL，进一步证明该策略在实际应用方面的可行性。
Taylor Uekert, Hatice Kasap, and Erwin Reisner.Photoreforming of Nonrecyclable Plastic Waste over a Carbon Nitride/Nickel Phosphide Catalyst. J. Am. Chem. Soc. 2019.
DOI：10.1021/jacs.9b06872
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06872
9. Angew综述：MOFs基电催化剂用于ORR
金属有机框架（MOF）基材料，包括原始MOF，MOF复合材料及其衍生物是氧还原反应（ORR）的独特电催化剂。因其可调的成分和多种结构，高效的MOF基的材料为加速燃料电池和金属空气电池中阴极的缓慢ORR提供了新的机会。
近日，新加坡南洋理工大学楼雄文等对MOFs基电催化剂用于ORR进行了总结。首先介绍了ORR和MOF，然后对MOF基ORR电催化剂进行了分类。介绍了MOF基ORR电催化剂的突破，包括合成策略，组分，形态，结构，电催化性能和反应机理。最后，讨论了MOF基ORR电催化剂的当前挑战和未来前景。
Xue Feng Lu, Xiong Wen (David) Lou *,et al. Metal‐Organic Frameworks Based Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910309 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201910309
10. Angew：双金属MOFs中铑（II）节点的选择性催化化学
近日，南卡罗来纳大学Donna A. Chen，Natalia B. Shustova，田纳西大学Konstantinos D. Vogiatzis等报道了在晶体金属-有机框架（MOF）的金属节点处由高度分散的位点催化的气相反应的研究。作者发现，CuRhBTC（BTC3-=苯三甲酸酯）具有氢化活性，而其它同构单金属和双金属MOF则没有活性。
作者通过多种技术表征证实了CuRhBTC中Rh的氧化态为+2，这是Rh在之前的晶体MOF金属节点没有观察到过的氧化态。这些Rh2+位点可在室温下催化丙烯加氢制丙烷，并且MOF结构可稳定反应条件下的Rh2+氧化态。DFT计算表明，氢解离和丙烯吸附发生在Rh2+位点上。
Deependra M. Shakya, Konstantinos D. Vogiatzis,* Natalia B. Shustova,* Donna A. Chen*, et al. Selective Catalytic Chemistry at Rhodium(II) Nodes in Bimetallic Metal–Organic Frameworks. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI:10.1002/anie.201908761
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908761
11. Angew：有机盐添加剂促进Cu电极电催化CO2还原制乙烯性能
均相分子系统和非均相催化剂结合是开发新电极的有前景的方法。对于CO2电解还原，平面铜电极分子增强有希望使其朝着高法拉第效率制多碳产品迈进。此外，纳米结构的铜电极在较低的过电位下也表现出增强的性能。
近日，加州理工学院Theodor Agapie，Jonas C. Peters等报道了一种新颖便捷的纳米结构铜电极的制备方法，该方法使用N，N'-乙烯-菲咯啉二溴化物作为分子添加剂。所制备的电极在超过40小时的时间内，C≥2产物的选择性高达70％，而且表面形态没有明显变化。机理研究揭示了有机添加剂的几种作用，包括：通过腐蚀铜表面形成立方体状的纳米结构；通过形成保护性有机层在电催化过程中稳定这些纳米结构；以及促进C≥2的产物。
Arnaud Thevenon, Jonas C. Peters*, Theodor Agapie*, et al. In‐situ Nanostructuring and Stabilization of Polycrystalline Copper by an Organic Salt Additive Promotes Electrocatalytic CO2 Reduction to Ethylene. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907935
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907935
12. Angew: 负载Pt的疏水氮化碳纳米片催化剂提高CRR选择性
能源短缺和环境污染问题日益严重，利用太阳能将二氧化碳还原成含碳产物为解决这两个问题提供了一种极具潜力的方案。但在光催化CO2还原的原料之一水易在催化剂作用下发生水分解反应，因此，提高催化剂的CRR选择性和活性迫在眉睫。
最近，德国马普所的Markus Antonietti教授和天津大学的巩金龙教授团队合作利用稳定的聚合物对热剥离法合成的氮化碳纳米片进行疏水改造，均匀负载铂纳米颗粒后制备了负载Pt的疏水氮化碳纳米片催化剂（Pt/o-PCN），疏水性的表面使气液固三相界面可以有效接触，提高了界面上CO2分子的浓度，降低了水分子的浓度，从而极大地促进了CRR，并抑制了HER，大大提高了含碳产物的产率，为提高光催化CRR的选择性提供了一种有效的方法。
Ang Li*, Qian Cao, Guangye Zhou, Bernhard V. K. J. Schmidt, Wenjin Zhu, Xintong Yuan, Hailing Huo, Jinlong Gong*, Markus Antonietti*. Three-Phase Photocatalysis for the Enhanced Selectivity and Activity of CO2 Reduction on Hydrophobic Surface. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908058
https://doi.org/10.1002/anie.201908058
13. AM：B掺杂、N缺陷—双管齐下增强g-C3N4的光催化产氧性能
众所周知，半导体光催化剂的电子结构极大地决定了其能带结构和载流子传输能力，进而影响其光催化活性。此项工作中，西安交通大学沈少华教授团队通过在惰性气氛中煅烧g-C3N4与NaBH4的策略，成功制备了B-掺杂且含N-缺陷的g-C3N4材料。活性测试表明，该材料光催化产氧速率高达561.2 μmol h-1 g-1，远高于先前报道的g-C3N4材料。表征结果证明B-掺杂及N-缺陷的形成显著影响了g-C3N4的CB/VB位置，进而增强了g-C3N4的光吸收，增加了光催化氧化H2O的能力。
此外，g-C3N4电子结构的调控伴随着大量配位不饱和位点的形成，使得g-C3N4层间具有极强的C-N作用力，进而加速了光生载流子的分离传输。总而言之，该工作开发了一种简便易操作的方法向g-C3N4中掺入B元素，同时引入N-缺陷；进而调节其电子结构和能带结构，极大地提高了g-C3N4的光催化产氧性能，为设计构筑高效的光催化体系提供了新的思路。
Daming Zhao, Chung-Li Dong, Bin Wang, Chao Chen, Yu-Cheng Huang, Zhidan Diao, Shuzhou Li, Liejin Guo, and Shaohua Shen. Synergy of Dopants and Defects in Graphitic Carbon Nitride with Exceptionally Modulated Band Structures for Efficient Photocatalytic Oxygen Evolution. Adv. Mater. 2019, 1903545.
DOI: 10.1002/adma.201903545
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903545
14. AEM: 基于多相催化中单原子或少原子分散活性位点的氧还原反应综述
氧还原反应(ORR)在能源转换过程中非常重要，如燃料电池和金属空气电池，对促进向非化石能源依赖的社会过渡至关重要。ORR反应通常需要昂贵的贵金属催化剂来加速反应，贵金属催化剂可以促进O2的吸附、解离和随后的电子转移过程。以地球上丰度很高的过渡金属基单原子或少原子（如Fe，Co，和Mo）与非金属元素（如P、S和N）结合，掺杂或负载在碳基载体中形成的催化剂，是最有潜力的替代贵金属催化剂的方案之一。
然而，对于单原子催化剂，金属原子的配位数、类型和邻近构型，或者说是金属配位形貌，对活性位点的功能具有很大的影响。尽管目前已经进行了大量的研究，它们的催化功能和机理仍然让研究者们感到困惑。它们既不是具有离散能量状态的分子系统，也不能完全用适用于多相体催化剂的理论来描述。鉴于此，瑞典于默奥大学的Thomas Wågberg教授团队综述了单原子和少原子电催化剂的最新研究结果，重点讨论了活性位点的催化功能和机理。
Tiva Sharifi, Eduardo Gracia‐Espino, Anran Chen, Guangzhi Hu*, Thomas Wågberg*. Oxygen Reduction Reactions on Single- or Few-Atom Discrete Active Sites for Heterogeneous Catalysis. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201902084
https://doi.org/10.1002/aenm.201902084
15. ACS Catal.：Ru在提高Pd基催化剂碱性溶液中析氢活性和氧化反应活性中的作用
改善碱性介质中析氢和氧化反应（HER/HOR）的反应动力学对于促进碱性燃料电池和电解槽的发展是至关重要的。近日，香港科技大学Minhua Shao等多团队合作，制备了Pd3Ru合金纳米催化剂，Ru分离在表面上，形成吸附原子和团簇。
该结构显著降低了Pd在1M KOH中HER的过电位（104 mV，10 mA cm-2），甚至高于Pt的活性（10mA cm-2下改善了6mV）。理论模拟结果表明，表面吸附的Ru原子/团簇可以削弱氢键结合能，促进OH吸附，从而降低HER中决速步的反应势垒。该工作对阐明Ru在双金属催化剂中的作用以及合理设计更高活性的HER/HOR催化剂具有重要意义。
Xueping Qin a, Lulu Zhang, Gui-Liang Xu, Minhua Shao*, et al. The Role of Ru in Improving the Activity of Pd toward Hydrogen Evolution and Oxidation Reactions in Alkaline Solutions. ACS catal., 2019
DOI: 10.1021/acscatal.9b01744
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b01744
16. ACS Catal.: 纳米花状水滑石金属氧化物负载Ag催化剂用于催化碳烟燃烧
柴油发动机的排放尾气中含有大量的碳烟颗粒，需将其捕捉收集并在催化剂作用下氧化分解，以避免对人类健康和环境造成危害。Ag金属催化剂对碳烟颗粒具有较好的催化活性，有望被广泛用于碳烟催化燃烧，然而，目前其催化作用机理仍不清楚，催化活性有待进一步提升。水滑石属于阴离子型层状化合物，具有层状结构和高比表面积的特点，经高温焙烧后，层间水分子和阴离子脱除，形成水滑石基复合金属氧化物，可被用作载体或催化剂。
近日，天津大学的李新刚团队首先通过水热法制备了纳米花状水滑石CoAlO（Co-LDH-H），然后通过煅烧工艺和浸渍还原工艺制备得到纳米花状水滑石衍生金属氧化物CoAlO（Co-LDO-H）负载Ag纳米颗粒催化剂（Ag/Co-LDO-H）。纳米花结构有效提高了催化剂与碳烟之间的接触效率，而高度分散的Ag纳米颗粒受载体的影响，电子结构的变化增强了其本征催化氧化活性，两者的协同效应共同赋予了Ag/Co-LDO-H催化剂优异的催化碳烟燃烧性能。另外，作者通过氧同位素测试发现，Ag纳米颗粒上的氧活性物种可以直接氧化碳烟。该工作对制备其他高催化活性的复合催化剂以及研究催化反应机理具有重要的借鉴意义。
Wei Ren, Tong Ding, Yuexi Yang, Lingli Xing, Qingpeng Cheng, Dongyue Zhao, Zhaoliang Zhang, Qian Li, Jing Zhang, Lirong Zheng, Zheng Jiang, and Xingang Li*. Identifying Oxygen Activation/Oxidation Sites for Efficient Soot Combustion over Silver Catalysts Interacted with Nanoflower-Like Hydrotalcite-Derived CoAlO Metal Oxides. ACS Catal., 2019.
DOI：10.1021/acscatal.9b01897
https://doi.org/10.1021/acscatal.9b01897
17. ACS Catal.: TiO2负载Pt/MoOx异相催化剂用于低温CO2加氢制甲醇
二氧化碳电催化还原制备有机物对于解决能源危机和温室效应具有重要意义，尤其是CO2加氢制备甲醇在工业上具有巨大的发展前景。目前，CRR催化剂依然存在催化选择性不高、低温催化活性较低等问题，因此设计制备高催化活性和高选择性的CRR催化剂仍是一个较大的挑战。
鉴于此，日本京都大学和北海道大学的Ken-Ichi Shimizu教授团队利用顺序浸渍法和氢还原法制备了TiO2负载Pt/MoOx异相催化剂（Pt/MoOx@TiO2），Pt和MoOx高度分散在TiO2上，Pt纳米颗粒的平均粒径为2.7nm，该催化剂在较低的反应温度（150℃）下就拥有高的催化活性和对CH3OH的选择性，这归因于Pt和MoOx的协同效应。而且研究发现，Pt和Mo的相对含量对催化活性和选择性具有重要影响，当Pt含量为3wt%，MoO3含量为30wt %时，制备的Pt(3)/MoOx(30)@TiO2催化剂的性能最优。该工作为提高CRR催化剂的选择性和活性提供了一种新的思路。
Takashi Toyao*, Shingo Kayamori, Zen Maeno, S. M. A. Hakim Siddiki, Ken-ichi Shimizu*. Heterogeneous Pt and MoOx Co-Loaded TiO2 Catalysts for Low-Temperature CO2 Hydrogenation to Form CH3OH. ACS Catal., 2019.
DOI: 10.1021/acscatal.9b01225
https://doi.org/10.1021/acscatal.9b01225
18. Small: 黑磷-石墨烯异质结构负载氮化镍材料用作高效OER催化剂
制备高催化活性和高稳定性的OER电催化剂是电解水生产氢能的重要研究方向。黑磷是一种二维层状材料，它具有高载流子迁移率、电子结构可调及高催化活性等优势，是一种极具潜力的OER电催化剂。最近，上海电力大学的徐群杰教授团队通过在惰性气氛下将活化的石墨烯和黑磷纳米片高能球磨得到复合黑磷-石墨烯异质结构材料，然后添加入氮化镍纳米粒子继续高能球磨得到黑磷-石墨烯异质结构材料负载非贵金属氮化镍纳米颗粒催化剂（Ni3N/BP-AG）。
该黑磷基复合材料催化剂Ni3N/BP-AG在碱性环境下具有优异的OER电催化活性，在电流密度为10mA/cm2时，过电位仅为233 mV，Tafel斜率为42 mV/dec，催化性能由于商业Pt/C催化剂，这为黑磷二维层状材料用于制备非贵金属类催化剂提高OER速率提供了新的思路。
Xiao Wang, Qiaoxia Li, Penghui Shi, Jinchen Fan*, Yulin Min*, and Qunjie Xu*. Nickel Nitride Particles Supported on 2D Activated Graphene–Black Phosphorus Heterostructure: An Efficient Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction. Small, 2019
DOI: 10.1002/smll.201901530
https://doi.org/10.1002/smll.201901530
19. JMCA: 3D多孔核壳结构的Ni@NiFe LDH用作高效的电解水双功能催化剂
电解水制氢是经济环保地获取氢能源的一种重要方式，而目前开发制备可以高效稳定催化析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的双功能电催化剂仍是一个较大的挑战。最近，上海理工大学的王现英教授和香港城市大学的Johnny C. Ho教授由原位生长的Ni纳米链为核，通过磁场辅助还原和电化学沉积工艺，在Ni纳米链上电沉积NiFe双层氢氧化物纳米片（NiFe LDH）为壳，制备了一种具有三维多孔核壳结构的Ni@NiFe LDH电催化剂。
该Ni@NiFe LDH电催化剂的三维多孔核壳结构不仅有效增加了电化学催化活性位点，而且提供了丰富的电子传导和物质传输路径，因此具有优异的HER和OER催化性能，在1.53V和1.78V电压下，即可达到10 mA/cm2和100 mA/cm2的电流密度，其性能远优于常用的RuO2和IrO2催化剂，甚至与20 wt. % Pt/C催化剂不相上下，具有巨大的应用潜力。
Yijie Yang, Shu-Qi Wang, Haoming Wen, Tao Ye, Jing Chen, Cheng-Peng Li, Miao Du*. Simple and cost effective fabrication of 3D porous core–shell Ni nanochains@NiFe layered double hydroxide nanosheet bifunctional electrocatalysts for overall water splitting. J. Mater. Chem. A, 2019
DOI: 10.1039/C9TA07282A
https://doi.org/10.1039/C9TA07282A
20. AFM：富含Zn空位ZnIn2S4的高效光催化CO2还原
针对光催化还原CO2量子效率低的问题，吉林大学施展教授团队设计合成了富含Zn空位（VZn）的3D自组装ZnIn2S4（3D-ZIS）材料。光电化学测试结果表明，设计合成的含VZn的3D-ZIS材料光生载流子分离传输效率极高。具体而言，作者首次发现VZn的引入可以显著降低ZIS的载流子传输活化性能（CTAE）：3D-ZIS的CTAE为0.93 eV，远低于对照样Bulk-ZIS对应的1.14 eV。
原位红外结果表明，3D-ZIS中丰富的VZn促进了CO2经由单电子转移活化至CO2‑的过程。此外，结合原位红外和CO2-TPD测试结果，作者还发现VZn可以促进材料表面羟基的形成，进而促使CO2还原中间体（CO2-、b-CO32-、HCO3-）的生成。总而言之，该工作创造性地将材料的CTAE与其CO2还原活性联系起来，初步揭示了表面羟基在CO2还原过程中的作用，为设计构筑高效的光催化CO2还原体系提供了新的策略。
Yiqiang He, Heng Rao, Kepeng Song, Jixin Li, Ying Yu, Yue Lou, Chunguang Li, Yu Han, Zhan Shi,* and Shouhua Feng.
3D Hierarchical ZnIn2S4 Nanosheets with Rich Zn Vacancies Boosting Photocatalytic CO2 Reduction
Adv. Funct. Mater. 2019, 1905153.
DOI：10.1002/adfm.201905153
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905153
21. ACS Energy Letters: 超越Pt的铜铁矿型单晶PdCoO2用于HER
铜铁矿型PdCoO2单晶具有室温下电阻率极低、载流子速度超高和二维平面结构的优势，是一种非常有潜力的电催化材料。近日，德国马普所的Claudia Felser教授团队制备了非常完美的PdCoO2单晶，将其作为电极和催化剂，具有极低的过电位、Tafel斜率和优异的稳定性，催化性能甚至超越贵金属Pt催化剂。
研究发现PdCoO2晶体突出的催化性能来源于其固有的超高导电性和电化学活化之后晶体表面形成的Pd纳米团簇，为催化反应提供了快速的电子转移路径和丰富的活性位点。PdCoO2晶体具有优异的电化学催化活性和稳定性，有望用于电解水析氢反应。
Guowei Li, Seunghyun Khim, Celesta S. Chang, Chenguang Fu, Nabhanila Nandi, Fan Li, Qun Yang, Graeme R. Blake, Stuart Parkin, Gudrun Auffermann, Yan Sun, David A. Muller, Andrew P. Mackenzie, and Claudia Felser*, In Situ Modification of a Delafossite-Type PdCoO2 Bulk Single Crystal for Reversible Hydrogen Sorption and Fast Hydrogen Evolution, ACS Energy Letters, 2019
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01527
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b01527
22. Adv. Sci.: 二维材料负载的单原子金属催化剂的应用综述
单原子金属催化剂具有最高的原子利用率和活性比表面积，负载在二维纳米材料表面可以表现出极其优异的催化特性，在能源储存与转换器件领域具有巨大的应用潜力。
近日，深圳大学张晗教授团队对二维材料负载的单原子金属催化剂进行了综述，首先介绍了二维材料与金属单原子结合的方法与策略，并归纳了表征SAC@2D材料的常见技术，最后着重介绍了单原子催化在高附加值化学品制备、能源转化和环境保护三个方面的应用，梳理了SACs@2D目前存在的问题和未来的发展方向，有利于促进单原子催化领域的进一步发展。
Bin Zhang, Taojian Fan, Ni Xie, Guohui Nie, Han Zhang. Versatile Applications of Metal Single‐Atom @ 2D Material Nanoplatforms. Adv. Sci., 2019
DOI: 10.1002/advs.201901787
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901787
23. AEnM: 氢原子氢化法提高黑色二氧化钛纳米线的稳定性和光催化能力
黑色二氧化钛具有价格低廉，可见光吸收率高等优势，是一种非常有潜力的光催化材料。然而，黑色二氧化钛在催化过程中表面晶体结构容易形成缺陷，光催化效率不断降低，因此，提高其稳定性是黑色二氧化钛实际应用于光催化产氢的前提。
最近，德国弗朗霍夫表面技术研究所的沈浩教授和香港科技大学范智勇教授合作放弃传统的氢分子氢化法，采用新颖的热灯丝氢原子氢化法氢化二氧化钛纳米线制备黑色二氧化钛，不仅缩短了工艺时间，而且可以精确控制氢化过程，制备的黑色二氧化钛纳米线具有优异的光催化水分解性能，1700℃灯丝温度处理的二氧化钛纳米线可实现最佳的光电流密度，在1.23V（vs RHE）条件下高达2.5 mA/cm。氢原子氢化法克服了现有氢分子氢化法存在的问题，为二氧化钛在光催化制氢领域的实际应用提供了助力。
Xiaodan Wang, Leonhard Mayrhofer, Markus Hoefer, Sonia Estrade, Lluis Lopez-Conesa, Hao Zhou, Yuanjing Lin, Francesca Peiró, Zhiyong Fan*, Hao Shen*, Lothar Schaefer, Michael Moseler, Guenter Braeuer, and Andreas Waag*. Facile and Efficient Atomic Hydrogenation Enabled Black TiO2 with Enhanced Photo-Electrochemical Activity via a Favorably Low-Energy-Barrier Pathway. Adv. Energy Mater. 2019
DOI: 10.1002/aenm.201900725
https://doi.org/10.1002/aenm.201900725
24. ACS Nano: 电化学诱导相变制备有序金属间化合物Pd3Bi用作高效ORR催化剂
有序金属间化合物具有特定的结构和晶格常数、较高的混合焓、较高的化学以及结构稳定性等优点，与无序结构相比，有序金属间化合物具有有序效应、电子效应、表面缺陷和晶面取向效应，是一种非常有潜力的电催化剂。然而，合成有形貌的序金属间化合物催化剂仍是一个较大的挑战。最近，约翰霍普金斯大学的Anthony Shoji Hall教授团队通过电化学脱合金工艺，将胶体合成的有序金属间化合物PdBi2转化为有序金属间化合物Pd3Bi纳米粒子。
由于PdBi2具有较低的空位形成能，因此Bi可以很容易地从表面去除，通过空位的扩散实现了原子的重新排布，形成了有序金属间化合物Pd3Bi纳米催化剂，其具有优异的催化氧还原活性和甲醇耐受性，质量活性可达商业是Pt/C催化剂的11倍，作为燃料电池催化剂具有巨大的应用潜力。该工作也为其他有序金属间化合物的制备提供了一种新的思路。
Du Sun, Yunfei Wang, Kenneth J.T. Livi, Chuhong Wang, Ruichun Luo, Zhuoqun Zhang, Hamdan Alghamdi, Chenyang Li, Fufei An, Bernard Gaskey, Tim Mueller, and Anthony Shoji Hall*. Ordered Intermetallic Pd3Bi Prepared by an Electrochemically Induced Phase Transformation for Oxygen Reduction Electrocatalysis. ACS Nano, 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b06019
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b06019
25. ACS Nano: Fe纳米团簇和单原子Fe催化剂显著提高ORR催化活性
单原子催化剂具有电化学活性比表面积高、原子利用率高、可以降低成本的优势，是贵金属基高效氧还原反应催化剂的重要研究方向之一。然而，单原子催化剂的活性与理论仍有较大差距，且催化稳定性和持久性有待提高。
鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院黄兴研究员、华中科技大学王春栋副教授和美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授等合作，制备了一种Fe纳米团簇和Fe单原子共存的Fe-N-C催化剂，显著提升了ORR催化活性。他们以1,3,5-三（4-氨基苯基）苯和对苯二甲醛为单体，首先通过溶剂热法聚合物交联制备了共价有机骨架化合物（COF），然后以Fe(NO3)3·9H2O为铁源，通过浸渍还原制备得到Fe原子团簇嵌入单分散Fe-N-C基体中的FeAC@FeSA-N-C催化剂，该催化剂的半波电位为0.912V（vs. RHE），性能明显优于商业级Pt/C催化剂（0.897 V）和大多数非铂族金属催化剂。纳米团簇和单原子共存的策略为提高催化剂的催化活性提供了一种新的思路。
Xiang Ao, Wei Zhang, Zhishan Li, Jian-Gang Li, Luke Soule, Xing Huang*, Wei-Hung Chiang, Hao Ming Chen, Chundong Wang*, Meilin Liu, and Xiao Cheng Zeng*. Markedly Enhanced Oxygen Reduction Activity of Single-Atom Fe Catalysts via Integration with Fe Nanoclusters. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b05913
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05913
26. Nano Energy：富Bi中空Bi4O5Br2微球的高效光催化CO2还原
众所周知，光生载流子分离传输速率低、CO2吸附活化效果差是制约光催化CO2还原的主要因素；合理地设计半导体光催化材料意义重大。针对这一问题，哈尔滨工业大学的陈刚教授与周欣副教授等人调控合成了具有高光催化CO2还原活性的富Bi中空Bi4O5Br2微球。理论计算和能带结构测试结果表明，由于Bi含量的丰富，材料的能带结构高度分散，CB位置升高（更负）；有利于光生载流子的传输，增强了材料的还原性能。
此外，材料的中空结构为CO2的吸附活化提供了更多的活性位点。得益于上述因素，设计合成的中空Bi4O5Br2微球光催化还原CO2至CO/CH4的活性高达3.16/0.5 μmolg-1h-1，显著优于块体Bi4O5Br2及普通BiOBr材料。此项研究为设计构筑高效的光催化CO2还原体系提供了新的思路。
Xiaoli Jin, Chade Lv, Xin Zhoua, Haiquan Xie, Shanfu Sun, Yue Liu, Qingqiang Meng, Gang Chen. A bismuth rich hollow Bi4O5Br2 photocatalyst enables dramatic CO2 reduction activity. Nano Energy 2019, 64, 103955.
DOI：10.1016/j.nanoen.2019.103955
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519306627
27. JPCL：利用单原子Pt锚定的金属相MoS2探究表面掺杂与产氢性能的相关性
在原子水平上合理设计廉价且高效的电催化剂是析氢反应（HER）研究的重点。 近日，中国科学技术大学的宋礼教授和陈双明副研究员等设计合成了单原子Pt掺杂的金属相MoS2电催化材料。作者结合球差电镜、X射线同步辐射和DFT理论计算结果，确定掺杂的Pt原子与MoS2表面的S原子键合。
值得注意的是，这些Pt单原子能从溶液中捕获H+，是HER的关键反应活性中心。 经过优化的Pt-MoS2催化剂由于具有Pt单原子活性位点，展示出极高的HER性能。 总而言之，此工作合成了有望具有高析氢活性的单原子Pt掺杂的MoS2材料，为单原子锚定的电催化材料的制备提供了新的策略。
Chuanqiang Wu, Dongdong Li, Shiqing Ding, Zia ur Rehman, Qin Liu, Shuangming Chen, Bo Zhang, and Li Song. Monoatomic Platinum Anchored Metallic MoS2: Correlation between Surface Dopant and Hydrogen Evolution.J. Phys. Chem. Lett., 2019.
DOI：10.1021/acs.jpclett.9b01892
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpclett.9b01892
28. Small: 零维赤铁矿量子点掺杂二维C3N4纳米片用作高效芬顿反应催化剂
芬顿反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中有很广泛的应用。而高效、稳定、低成本的催化剂是芬顿反应大规模广泛应用的基础。对于光驱动的芬顿催化剂，拥有高效分离的电荷和充分暴露的活性位点是非常重要的。零维和二维（0D/2D）杂化材料，比如量子点(QDs)/纳米片(NSs)复合材料，由于具有高电荷迁移率和丰富的催化活性位点，是一种非常有潜力的光芬顿反应催化剂。
近日，西北师范大学卢小泉教授团队通过简单的化学反应和随后的低温煅烧制备了一种零维赤铁矿量子点掺杂二维超薄石墨化C3N4纳米片复合材料(Fe2O3QDs/g-C3N4 NS)，这种具有0D/2D复合结构的催化剂具有高表面积、丰富的活性位点以及较强的界面耦合效应，而且二维平面纳米片结构为电荷传输提供了有效路径，有利于加快电子/空穴对的分离和转移，同时，高效的电荷迁移率可以促进Fe(III)/Fe(II)的连续快速转化，促进H2O2的光催化与化学活化的协同效应，因此对去除p-硝基苯酚具有优异的催化性能。该工作为设计制备0D/2D复合催化剂用于多相催化领域提供了一个新的思路。
Junhua Xi, Hong Xia, Xingming Ning, Zhen Zhang, Jia Liu, Zijie Mu, Shouting Zhang, Peiyao Du*, Xiaoquan Lu*. Carbon-Intercalated 0D/2D Hybrid of Hematite Quantum Dots/Graphitic Carbon Nitride Nanosheets as Superior Catalyst for Advanced Oxidation. Small, 2019.
DOI: 10.1002/smll.201902744
https://doi.org/10.1002/smll.201902744
29. Small: 磷掺杂Co9S8纳米笼用作高效OER催化剂
电催化剂活性的提高一般有两种途径，一方面可以增加催化剂中活性位点的数量和密度，另一方面可以增强各活性位点本征催化活性。实现双活性位点的常用策略是使用双金属组分复合催化剂，其中每个金属原子都可以贡献一个活性位点。近日，香港理工大学的柴扬教授团队提出了一种新的概念，即在单金属组分催化开发了剂中实现电子密度可调的双活性位点。
他们在Co9S8纳米笼中合成了Co2+四面体(Co2+(Td))和Co3+八面体(Co3+(Oh))两种配位活性位点，并且通过磷的掺杂(P-Co9S8)，可进一步调控Co2+(Td)和Co3+(Oh)活性位点上的电子密度。实验结果和DFT计算表明，非金属P掺杂能够系统地调节P-Co9S8中Co2+(Td)和Co3+(Oh)两种活性位点的电荷密度，同时有效提高了Co9S8纳米笼的导电性，两者的协同效应显著提高P-Co9S8催化剂的催化析氧反应活性。该工作为提高单金属组分催化剂的催化活性提供了一种新的思路。
Bocheng Qiu, Lejuan Cai, Yang Wang, Xuyun Guo, Sainan Ma, Ye Zhu, Yuen Hong Tsang, Zijian Zheng, Renkui Zheng, Yang Chai*. Phosphorus Incorporation into Co9S8 Nanocages for Highly Efficient Oxygen Evolution Catalysis. Small, 2019.
DOI: 10.1002/smll.201904507
