1. Nature Catal.：乙二醇作为一种高效、可逆的液体-有机氢气载体

长期以来，化石能源技术存在着诸多弊端，氢气一直被认为是化石能源的理想替代清洁能源。然而，由于氢气的体积能量密度较低和潜在的安全问题，氢气的直接利用一直是一项挑战。有鉴于此，以色列魏茨曼科学研究所David Milstein等人报道了一种基于廉价、易得、可再生的乙二醇的高效、可逆的液体-有机氢气载体系统。该储氢系统利用钌螯合物实现了氢的高效可逆储存和释放，理论储氢能力为6.5 wt%。

You-Quan Zou, Niklas von Wolff, Aviel Anaby, Yinjun Xie & David Milstein. Ethylene glycol as an efficient and reversible liquid-organic hydrogen carrier. Nat. Catal. 2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0265-z

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0265-z

2. JACS：Ni₂P纳米阵列催化剂高效HER，电流密度>600 mA cm^-2

设计高效的无贵金属电催化剂用于大规模H₂生产仍然具有挑战。近日，悉尼科技大学Guoxiu Wang及中科大俞书宏、Min-Rui Gao团队合作，报道了一种在商用泡沫镍基质上生长的Ni₂P纳米阵列催化剂，该催化剂在碱性介质中具有高的电催化活性和稳定性。Ni-Fe LDH阳极和Ni₂P/NF阴极组成的电解槽能高效电解水，具有比Pt/C||Ir/C电池更高的性能，电流密度>600 mA cm^-2。Ni₂P催化剂高的催化性能归因于高效电子转移、优异的本征活性及纳米阵列和基质间的紧密连系。而且Ni₂P纳米阵列独特的“超疏气”表面使得其能承受内部和外部作用力，并且在大电流密度下（例如> 1000 mA cm^-2）及时释放原位生成的H₂。

Xingxing Yu, Min-Rui Gao*, Guoxiu Wang*, Shu-Hong Yu*, et al. A “Superaerophobic” Nickel Phosphide Nanoarray Catalyst for Efficient  Hydrogen Evolution at Ultra-High Current Densities. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b02527

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02527

3. 香港理工大学JACS：选择性原子替换制高OER性能NiCoFe催化剂，过电位仅201 mV cm^-2

电化学过程中高的过电位是阻碍单/双过渡金属（3d-M）氧化物OER实际应用的一个主要原因。近日，香港理工大学Haitao Huang、Xin Luo及Limin Zhou等多团队合作，通过理论计算发现尖晶石氧化物中，Fe在四面体空隙比Ni和Co更积极有利，它可以调节二元NiCo尖晶石氧化物的电子结构，优化OER中间体的吸附能，改进的电子导电率，从而提高OER性能。对刚合成的NiCoFe氧化物催化剂进行X-射线吸收光谱研究发现，Fe优先掺杂在晶格的四面体空隙，使得Ni³⁺、Co²⁺在八面体空隙（OER活性位点）的比例增加。这就使得该催化剂具有高的OER性能：电流密度为10 mA cm^-2时，过电位仅201 mV cm^-2，Tafel斜率为39 mV dec^-1，远远优于最先进的NiCo基催化剂。

Yan Liu, Xin Luo,* Limin Zhou,* Haitao Huang*, et al. Valence Engineering via Selective Atomic Substitution on Tetrahedral Sites in Spinel Oxide for Highly Enhanced Oxygen Evolution Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.8b13701

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13701

4. Angew：乙醇脱氢酶与铑修饰的周期性介孔有机硅的协同催化

金属络合物催化剂和酶的联合使用是一个有吸引力的概念，但通常会导致共同失活。近日，丰田公司实验研发中心Shinji Inagaki团队发现双吡啶基周期性介孔有机硅(BPy-PMO)固定的铑(Rh)化合物，在模型蛋白牛血清蛋白(BSA)存在下体现出高的转移氢化催化活性，而均相下的Rh化合物因与BSA的直接相互作用而导致活性降低。用较小的蛋白质或氨基酸代替BSA，BPy-PMO体现出明显的尺寸筛分效应，避免Rh催化剂受直接相互作用。将Rh固定在BPy-PMO的催化剂与马肝醇脱氢酶(HLADH)结合使用，成功地促进了NAD⁺经过转移氢化反应得到具有高对映选择性的NADH，再进一步对4-苯基-2-丁酮进行不对称加氢这一顺序反应。这说明Rh固定在BPy-PMO的催化剂与HLADH具有很好的兼容性。该工作使用BPy-PMO作为金属化合物的载体，提高了金属催化剂与酶的兼容性，为设计金属化合物-酶催化剂提供了思路。

Tomoki Himiyama, Shinji Inagaki,* et al. Cooperative Catalysis of an Alcohol Dehydrogenase and Rhodium-Modified Periodic Mesoporous Organosilica. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904116

https://doi.org/10.1002/anie.201904116

5. JACS：受光系统II启发设计的水氧化分子光电极

在人工光合作用中，太阳能驱动H₂O分解成H₂和O₂或将CO₂转化成有用的化学品，在大多数情况下，H₂O氧化通常是典型的极限半反应。近日，北卡罗莱纳大学教堂山分校Thomas J. Meyer等多团队合作，报道了一种设计光电阳极的分子方法，该方法将电子受体、敏化剂、电子给体和水氧化催化剂合并在一个分子组装中。该策略模拟光系统II中的关键元素，在导电氧化物电极表面的受控分子环境中引入光吸收器、电子受体、电子给体和催化剂，来实现光驱动水氧化。实验发现，该光电极在440nm稳态光照明下应用偏压可实现光电化学水氧化，每光子吸收效率为2.3%。

Degao Wang, Renato N. Sampaio, Thomas J. Meyer*, et al. A Molecular Photoelectrode for Water Oxidation Inspired by Photosystem II. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b02548

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02548

6. 橡树岭国家实验室JACS：破解CuCrFeO_x基催化剂高温催化WGS反应的机理

水煤气转换(WGS)反应对化学工业至关重要，是工业生产H₂的主要路线。CuCrFeO_x基催化剂在工业上广泛用于高温WGS反应，而CuCrFeO_x基催化剂催化WGS反应的机理（“氧化还原”机理和“联想”机理）却一直存在争议。近日，橡树岭国家实验室Zili Wu等多团队合作，采用多种先进表征技术（红外IR, 程序升温表面反应TPSR, NAP-XPS, 中子非弹性散射INS等）对WGS反应条件下催化剂的表面性质及表面的中间体物种进行表征。实验发现，CuCrFeO_x基催化剂表面在WGS反应条件下是动态的，会被局部还原，在Fe₃O₄表面生成金属态Cu纳米颗粒。原位IR和INS光谱表征均未检测到WGS过程中表面甲酸物种的生成。TPSR实验发现CO/H₂O反应物生成CO₂和H₂具有和HCOOH分解生成CO₂和H₂不一样的机制。稳态同位素瞬态动力学分析（SSITKA）及DFT计算进一步证明了氧化还原机理的正确性。

Felipe Polo-Garzon, Zili Wu*, et al. Elucidation of the Reaction Mechanism for High-Temperature Water-Gas Shift over an Industrial-type Copper-Chromium-Iron Oxide Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03516

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03516

7. 孙立成Angew：水做氧和氢源用于成对电催化氧化和氢化有机物

用水作氧和氢源将有机物成对氧化和氢化成有价值的化学品，对发展绿色化学合成具有重要的意义。近日，瑞典皇家理工学院孙立成等受Ni基材料电催化水氧化活性Ni³⁺中间体的启发，制备了NiB_x催化剂并用H₂O做氧源对各种有机物进行氧化。NiB_x催化剂被进一步同时用做阴极和阳极，并用水做氧和氢源，对有机物进行氧化和氢化。实验发现，NiB_x催化剂可实现将5-羟甲基糠醛氧化成2,5-呋喃二甲酸的转化率和选择性均≥99%，同时将4-硝基酚加氢成4-氨基苯酚。

Peili Zhang, Licheng Sun,* et al. Paired electrocatalytic oxygenation and hydrogenation of organic substrates using water as oxygen and hydrogen source. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201903936

https://doi.org/10.1002/anie.201903936

8. JACS：电子传递控制ORR产物选择性

在氧还原反应(ORR)领域，研究新型均相催化剂是全面理解控制催化效率和选择性的关键结构和/或电子因素的关键一步。近日，格勒诺布尔大学Carole Duboc、Marcello  Gennari及曼彻斯特大学Sam P. de Visser等多团队合作报道了一种独特的非血红素二铁络合物，该化合物在乙腈溶液中可作为均相ORR催化剂。该双核Fe(II)硫醇化合物([Fe₂^SH]⁺)含有一个硫醇基团。实验发现，[Fe₂^SH]⁺无论是在单电子还原剂存在的情况下，还是在电化学辅助条件下都是一种高效的ORR催化剂。但其选择性依赖于电子的传递途径，在化学条件下生成H₂O₂的选择性高达95%，而在电催化条件下H₂O是主产物(H2O2小于10%)。

Lianke Wang, Marcello Gennari*, Sam P. de Visser,* Carole Duboc,* et al. A non-heme diiron complex for (electro)catalytic reduction of dioxygen: tuning the selectivity through electron-delivery. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b02011

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02011

9. 曾杰/司锐Nature Commun.：通过金属-配体协同作用，优化CO₂加氢合成甲醇的反应路线

催化剂催化CO₂加氢反应的途径多种多样，精确控制反应途径是开发高效催化剂的关键。有鉴于此，中国科学技术大学曾杰教授以及中国科学院上海应用物理研究所司锐研究员等人报道了铂单原子与MIL-101 (Pt₁@MIL)中氧原子的配位作用诱导产生不同的反应路径，从而提高了CO₂选择性加氢生成甲醇的能力。在DMF作溶剂，温度为150℃，压力为32 bar的条件下，Pt1@MIL的TOF值为117 h⁻¹，是Pt_n@MIL的5.6倍。Pt₁@MIL作催化剂的CO₂加氢反应中甲醇的选择性高达90.3%，而基于Pt_n@MIL催化剂的选择性仅为13.3%。研究发现，在CO₂氢化过程中，HCOO*是Pt₁@MIL产生的中间体，而Pt_n@MIL产生的中间体是COOH*。基于Pt₁@MIL独特的反应路径不仅降低了活化能，提高了催化活性，而且有利于甲醇的高选择性。

Yizhen Chen, Hongliang Li, Wanghui Zhao, Wenbo Zhang, Jiawei Li, Wei Li, Xusheng Zheng, Wensheng Yan, Wenhua Zhang, Junfa Zhu, Rui Si & Jie Zeng. Optimizing reaction paths for methanol synthesis from CO₂ hydrogenation via metal-ligand cooperativity. Nat. Commun. 2019

DOI：10.1038/s41467-019-09918-z

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09918-z