1. Nature Commun.：选择性光吸收辅助单原子Ni催化剂环境光下驱动CO₂甲烷化

分散太阳能照射温度低于80℃，无法实现环境光驱动CO₂甲烷化。近日，河北大学Yaguang Li、Shufang Wang，浙江师范大学Yong Hu及北海道大Jinhua Ye等多团队合作，利用选择性光吸收器构建光热系统，在弱太阳辐射(1kW m⁻²)条件下产生高达288℃的高温，该温度是传统光热催化系统的三倍。此外，作者还合成了具有单原子Ni负载的超薄非晶态Y₂O₃纳米片催化剂(SA Ni/Y₂O₃)。实验发现，该催化剂具有高的CO₂甲烷化活性，在太阳光照射(从0.52到0.7 kW m⁻²)和选择性光吸收剂的辅助下， SA Ni/Y₂O₃催化剂可实现80%的CO₂转换效率和7.5 L m⁻² h⁻¹的CH₄产率。

Yaguang Li*, Shufang Wang*, Yong Hu*, Jinhua Ye*, et al. Selective light absorber-assisted single nickel atom catalysts for ambient sunlight-driven CO₂ methanation. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-10304-y

https://doi.org/10.1038/s41467-019-10304-y

2. 清华李亚栋、彭卿&北化庄仲滨Chem：空心CuS_x上高浓度单原子Pt位点选择性氧还原合成H₂O₂

H₂O₂的电化学直接合成是重要的，但由于缺乏高选择性和活性催化剂，仍然具有挑战性。清华大学李亚栋、彭卿与北京化工大学庄仲滨团队报道了通过将铂原子分散在无定形CuS_x载体中构建空心纳米球的合成（h-Pt₁-CuS_x），其单原子Pt位点的浓度高达24.8 at％。该催化剂可以在HClO₄电解质中(vs.RHE) 在0.05-0.7V的宽电位范围内持续还原O₂为H₂O_2，选择性为92％-96％。STEM和XAFS光谱证实了原子分离形式的Pt具有+0.75的低价。直接由H₂和O₂合成H₂O₂的电化学装置的H₂O₂生产率高达546±30 mol kg_cat^-1 h^-1。明确的高浓度单原子Pt位点导致H₂O₂的超高生产率。

Rongan Shen, Wenxing Chen, Qing Peng, Siqi Lu, Lirong Zheng, Xing Cao, Yu Wang, Wei Zhu, Juntao Zhang, Zhongbin Zhuang, Chen Chen, Dingsheng Wang, Yadong Li, High-Concentration Single Atomic Pt Sites on Hollow CuS_x for Selective O₂ Reduction to H₂O₂ in Acid Solution. Chem, 2019.

DOI: 10.1016/j.chempr.2019.04.024

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30182-2?rss=yes

3. 中科院邓德会Chem综述：通过热、电或光催化在温和条件下直接甲烷转化

在温和条件下将地球上富含的甲烷直接转化为增值化学品是一种有吸引力的技术，催化剂和反应体系是直接和温和转化甲烷的关键。最近开发的反应过程在低温热催化系统中运行或在电催化和光催化系统中驱动，为实现有效的甲烷转化提供了方便，并且具有非常经济的能量输入。中科院大连化物所邓德会团队总结了这些反应体系中采用的典型催化方法，特别强调了C-H活化性能的潜在多相催化剂。此外，研究者还介绍了对催化剂设计、理论模拟、反应条件的选择以及反应产物分析方法的看法，以助力未来低温甲烷转化更可行的技术。

Xianguang Meng, Xiaoju Cui, N. Pethan Rajan, Liang Yu, Dehui Deng, Xinhe Bao, Direct Methane Conversion under Mild Condition by Thermo-, Electro-, or Photocatalysis. Chem, 2019.

DOI: 10.1016/j.chempr.2019.05.008

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30218-9?rss=yes

4. 乔世璋/Yan Jiao JACS：构建过渡金属单原子催化剂电催化N₂还原的蓝图

缺乏化学理解和高效的催化剂阻碍了电催化N₂还原(eNRR) 制氨的发展。近日，阿德莱德大学乔世璋、Yan Jiao等团队合作，利用DFT计算方法，建立了N掺杂C负载单原子催化剂(SACs)作为eNRR电催化剂的蓝图（包括活性趋势、电子起源、设计策略）。作者系统地研究了3种N掺杂碳底物中由N原子配位的20种不同过渡金属(TM)中心的SACs（共60种SACs）的eNRR活性。研究表明，基于N原子吸附能(∆E_N*)可以确定其内在活性趋势。此外，金属和载体(配体)对∆E_N*的影响分别与成键/反键轨道和中间体的吸附有关。据此，作者提出了提高TM-SACs eNNR活性的两步策略：(i)选择一类最有希望的SACs(如本文预测的g-C₃N4负载的SACs)，(ii)通过调节关键中间体的吸附强度，进一步提高上述SACs中活性最好的SACs。此外，还需要考虑N掺杂C载体的稳定性，以及它们对析氢反应的选择性，以筛选出耐用、高效的载体。

Xin Liu, Yan Jiao,* Shi-Zhang Qiao*, et al. Building up a Picture of the Electrocatalytic Nitrogen Reduction Activity of Transition Metal Single Atom Catalysts. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03811

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03811

5. JACS：单CoFe₂O₄纳米颗粒催化剂固有析氧活性的研究

确定纳米材料的固有电催化活性是一项具有挑战性的工作，因为通常它们的表征需要添加剂和粘合剂，而这些添加剂和粘合剂的贡献是难以确定的。近日，波鸿大学Kristina Tschulik等多团队合作，采用纳米冲击电化学这一无添加剂的方法来解决这个问题。由于单个催化剂纳米粒子的有效质量传输，从而实现了高的电流密度。作者对4 nm大小的CoFe₂O₄尖晶石纳米粒子OER实验前后进行HRTEM和选区域衍射研究发现，即使在OER的电流密度高达几个kA‧m^-2的情况下，这些粒子仍然保持它们的大小和晶体结构。稳态电流随颗粒大小分布而变化，并受产生的O₂扩散离开纳米颗粒的限制。

Abdelilah El Arrassi, Kristina Tschulik*, et al. Intrinsic activity of oxygen evolution catalysts probed at single CoFe₂O₄ nanoparticles. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04516

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04516

6. JACS：沸石限域的阳离子Ni催化剂催化乙炔选择性加氢反应

炔基选择性加氢制烯烃具有重要的工业应用价值。这种转化需要高效的催化剂和精确的选择性控制，目前最常使用的钯基金属催化剂。近日，南开大学Landong Li、中石化上海石油化工研究院Chuanming Wang等多团队合作发现沸石中存在的四配位阳离子镍(II)可以有效催化乙炔选择性加氢制乙烯，这是聚合前痕量乙炔脱除的关键工艺。在优化条件后，乙炔转化率达到100%，乙烯选择性达到97%。该催化剂体系具有良好的稳定性和可回收性，具有广阔的应用前景。光谱研究和DFT计算揭示了H₂分子的异裂以及H^-和H⁺在乙炔选择性加氢制乙烯中的重要性。

Yuchao Chai, Chuanming Wang,* Landong Li*, et al. Acetylene Selective Hydrogenation Catalyzed by Cationic Nickel Confined in Zeolite. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03361

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03361

7. 李玉良/Yurui Xue JACS：石墨炔基电催化产氨和产氢双功能原子催化剂

零价原子催化剂的出现对催化科学具有极大的吸引力。多年来，科学家们对零价原子催化剂的稳定性进行了探索，并证明了其独特的性能。近日，中科院化学所李玉良、Yurui Xue等多团队合作，通过一种简便、可扩展的合成工艺合成了一种原子分散的零价Mo原子在石墨炔(Mo⁰/GDY)上的原子催化剂(AC)，该催化剂中Mo原子的质量含量高达7.5 wt.%。实验发现，该催化剂在常温常压水溶液中催化电化学还原氮(ECNRR)和析氢反应(HER)均表现出良好的选择性和活性。值得一提的是，该催化剂是第一种高效、选择性地产生氨和氢的双功能AC催化剂。

Lan Hui, Yurui Xue,*, Yuliang Li*, et al. Highly Efficient and Selective Generation of Ammonia and Hydrogen on a Graphdiyne-based Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03004

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03004 

8. JACS：室温液相条件，乙醇在贵金属表面通过C-C键断裂转化成CO₂和CH₄

C-C键的活化和裂解是初级醇，尤其是乙醇通过12电子转移通过催化/电化学转化制氢过程中的一个重要步骤。近日，新罕布什尔大学Xiaowei Teng等多团队合作，在常压、室温、液相中，研究了Rh催化乙醇经C-C键断裂生成CO₂和CH₄的反应。机理研究表明，贵金属表面乙醇C-C键的断裂非常迅速，C-C键断裂生成的α-CH_xO和β-CH_x碎片经氧化生成CO₂，同时β-CH_x利用-OH，β-CH_x和α-CH_xOH碎片的H原子的加氢生成CH₄。

Guangxing Yang, Xiaowei Teng*, et al. Conversion of Ethanol via C-C Splitting on Noble Metal Surfaces in Room-temperature Liquid-phase. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.8b13115

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b13115

9. 冯新亮/Jian Zhang Angew：共轭乙炔聚合物分子工程合成高活性无助催化剂光电解水材料

共轭聚合物具有可调的带隙/能带位置和在分子水平上可调的活性中心，是一种具有吸引力的用于水分解的光电极材料。然而，对它们的探索远远落后于无化合物。近日，德累斯顿工业大学冯新亮、Jian Zhang等多团队合作，报道了一种分子工程策略，用于从苯到噻吩基共轭乙炔聚合物芳香族单元的裁剪。研究发现，极性噻吩基单体偶联乙炔聚合物能在很大程度上延长光的吸收，促进电荷的分离和输运。同时，C-C三键被激活成为催化水还原的高活性位点。使用表面Glaser缩聚，合成的聚(2,5-乙炔基噻吩基 [3,2-b]噻吩)/商业泡沫Cu材料析氢光电流密度高达370 µA cm^-2（0.3 V）。

Hanjun Sun, Ibrahim Halil Öner, Tao Wang, Tao Zhang, Jian Zhang*, Xinliang Feng *, et al. Molecular Engineering of Conjugated Acetylenic Polymers for Efficient Cocatalyst-free Photoelectrochemical Water Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904978

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904978

10. 巩金龙Angew：结构与CO₂加氢反应产物选择性之间的相互作用

反应条件下活性结构的识别对多相催化剂的合理设计具有重要意义，但多相催化剂复杂的结构往往会影响催化剂的设计。近日，天津大学巩金龙团队介绍了Co₃O₄表面结构与CO₂加氢反应的相互作用。实验结果与理论计算相结合表明，具有形态依赖性晶体表面的Co3O₄具有不同的氧空穴还原性和形成能，因而导致产物选择性不同。Co₃O₄-0h菱形十二面体完全还原为Co⁰和CoO，对CH₄的选择性约为85%；相比之下，Co₃O₄-2h纳米棒被部分还原为CoO，对CO的选择性在95%左右。此外，作者还证明了Co₃O₄结构在决定CuCo基催化剂催化高醇合成催化性能方面的关键作用。正如所料，Cu/Co₃O₄-2h由于对CH₄化的抑制作用，乙醇产量是Cu/Co₃O₄-0h的9倍。

Chengsheng Yang, Jinlong Gong*, et al. The Interplay between Structure and Product Selectivity of CO₂ Hydrogenation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904649

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904649

11. Angew：Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅团簇的结构及其在光催化降解有机污染物的应用

配体对金属纳米团簇的原子排列起着重要的作用。近日，大连化物所Jiahui Huang与上海理工大学Tao Li等多团队合作，报告了一个新的纳米团簇[Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅]，该团簇由大位阻硫醇保护，通过一锅法合成得到。[Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅]团簇由Au_13-xAg_x二十面体金属内核和三个Au₃(SR)₄单元、一个AgS₃订书针结构组成。紫外-可见光谱分析表明[Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅]的HOMO-LUMO间隙为1.5 eV。DFT计算表明[Au₁₉Ag₄(S-Adm)₁₅]是所有可能结构中最稳定的结构。得益于Ag掺杂，[Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅]在可见光照射下对罗丹明B (RhB)和苯酚降解的光催化活性较Au₂₃纳米团簇显著提高。

Chao Liu, Tao Li*, Jiahui Huang*, et al. The Structure of Au_23-xAg_x(S-Adm)₁₅ Nanocluster and its Application in Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904612

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904612

12. 海南大学Angew：多孔有机聚合物基铱催化剂高效选择性催化甲烷硼化反应

作为一种可能替代石油的新能源，甲烷水合物(可燃冰) 储量约为2万亿立方米。海底已经发现了大量的甲烷水合物，但将甲烷气体运输和储存在远离海岸线的地方技术上还不可行，而且费用昂贵。直接将甲烷转化为增值化学品和液体燃料是一种可行的解决方案，但由于其化学惰性，这仍然是一项具有挑战性的任务。近日，海南大学Ning Wang等多团队合作，制备了一系列具有高比表面积和良好的热化学稳定性的多孔聚咔唑铱配合物，并通过结构调整优化了其甲烷选择性单硼化的催化活性。其中，高孔隙率的多孔Ir催化剂(CAL-3-Ir)可以在9 h内生产出29%的甲基硼酸蒎醇酯(CH₃Bpin)，其TOF可达14 h^-1。同时，由于CAL-3-Ir具有有利于生成单硼化产物的孔径，使得CAL-3-Ir具有较高的单硼化选择性(CH₃Bpin:CH₂-(Bpin)₂ = 16:1)。

Qi Chen, Ning Wang*, et al. Efficient and Selective Methane Borylation Through Porosity Tuning of Hybrid Iridium Catalysts Based on Porous Organic Polymers. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201906350

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906350

13. 楼雄文AM综述：设计异质结构空心光催化剂用于太阳能-化学能转换

以可持续的方式将太阳能直接转化为化学能是解决能源危机和环境问题最有希望的方案之一。制备高活性光催化剂对高效太阳能-化学能转换系统的实际应用具有重要意义。在各种光催化材料中，具有中空特性的半导体基异质结构光催化剂具有明显的优势。近日，新加坡南洋理工大学楼雄文团队对近年来合理设计异质结构空心光催化剂用于光催化解水和CO₂还原的研究进展进行了总结。首先总结了单壳和多壳异质结构光催化剂；然后讨论了具有管状和框状形貌的异质结构空心光催化剂，旨在为太阳能高效光催化材料设计的进一步创新工作提供启发。

Peng Zhang and Xiong Wen (David) Lou*. Design of Heterostructured Hollow Photocatalysts for Solar-to-Chemical Energy Conversion. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201900281

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900281

14. 余家国AM综述：TiO₂光催化中的双助催化剂

半导体光催化被认为是一种有望同时解决能源需求和环境污染的策略。二氧化钛(TiO₂)具有成本低、无毒、化学稳定性好等优点，已被广泛应用。然而，原始TiO₂存在可见光利用率低和光生载流子复合率高等问题。近年来，不同功能的双助催化剂改性的TiO₂光催化剂因其具有较强的光吸收能力，增强了反应物的吸附能力，提高了荷载流子分离效率而受到人们的广泛关注。近日，武汉理工大学余家国团队对TiO₂光催化剂中双助催化剂的组成和结构设计的最新进展进行了总结。TiO₂光催化剂表面修饰的双助催化剂根据其组分的不同可分为以下几种:双金属助催化剂、金属-金属氧化物/硫化物助催化剂、金属-石墨烯助催化剂、金属氧化物/硫化物-石墨烯助催化剂。根据其结构的不同，可将其分为随机沉积的二元助催化剂、面依赖的选择性沉积二元助催化剂和核壳结构的二元助催化剂。最后对双助催化剂改性TiO₂光催化剂的发展面临的挑战和机遇提出了展望。

Aiyun Meng Jiaguo Yu*, et al. Dual Cocatalysts in TiO₂ Photocatalysis. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201807660

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201807660