1. Nature Catal.綜述：為將來的汽車應用開發高效的單原子催化劑
CO氧化是汽車催化中的一個重要初級反應，自20世紀70年代以來被廣泛研究。近日，豐田中央研發實驗室Shougo Higashi總結了最先進的CO氧化催化劑的發展以及通過單原子和原子簇催化劑催化CO氧化途徑的詳細研究對發展高質量催化劑的重要性。作者發現化學家們在通過調整化學勢實現高性能催化效果上做了許多工作，包括控制合金的尺寸、結構、形狀和程度來改變電子結構，調整催化劑-氧化物支持相互作用，以及吸附劑和催化劑之間的相互作用等。作者還提出了現代催化研究中一個缺失的環節，即汽車催化劑的未來發展和必須解決的相關問題，以實現可持續和綠色發展。
Atsushi Beniya and Shougo Higashi*. Towards dense single-atom catalysts for future automotive applications. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0282-y
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0282-y
2. 喬世璋Chem：貴金屬與二維金屬有機框架的雜化中間體修飾用于加速水的電催化
電化學反應中間體的合理修飾對于實現高性能的異質催化十分重要。然而，在實際應用過程中反應中間體的修飾仍然面臨著諸多挑戰。在本文中，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋課題組通過將漢鎳的2D 金屬有機框架與Pt納米晶雜化至同一個異質結構中實現了界面鍵合誘導的中間體修飾，這一雜化修飾策略能夠加速電催化水分解過程中的氫析出和氧析出反應。理論計算證實電荷會在新生成的Ni-O-Pt界面鍵上重新分布，在提高OH*吸附能的同時降低H*的吸附能。同時，實驗結果證實了Pt-O-Ni鍵的形成，這種新的化學鍵從電子結構上對異質化合物進行了修飾改性，使得Pt的電子密度和MOF中Ni的電子密度上升。因此，這種雜化催化劑的氫析出反應的催化活性高達7.92mA/ug Pt，這是文獻報道的堿金屬電催化中的最高值。
Chunxian Guo, Shizhang Qiao et al, Intermediate Modulation on Noble Metal Hybridized to 2D Metal-Organic Framework for Accelerated Water Electrocatalysis, Chem.2019
Doi:10.1016/j.chempr.2019.06.016
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30278-5?rss=yes
3. 天津理工大學Nature Commun.：寬頻帶和強可見光吸收光敏劑促進析氫反應
發展寬頻帶和強可見光吸收的光敏劑，對提高太陽能利用效果和促進人工光合作用具有重要意義。近日，天津理工大學Tong-Bu Lu，Zhi-Ming Zhang，Song Guo等多團隊合作，開發了一種簡便的策略，將Ir-復合物與香豆素和硼-二吡咯亞甲基共敏，得到了吸光區覆蓋約50%可見光區的光敏劑(Ir-4)。作者將該類光敏劑引入水分解體系，發現其具有高的性能，比經典的Ir(ppy)2(bpy)+催化劑高21倍以上，且TON可達115840，是目前報道的活性最高的分子光催化光敏劑。實驗和理論研究表明，Ir-中介不僅實現了長壽命的硼-二吡咯亞甲基局域三重態，同時也使激發能從香豆素轉移到硼-二吡咯亞甲基上，從而引發電子轉移。。
Ping Wang, Song Guo*, Zhi-Ming Zhang*, Tong-Bu Lu*, et al. A broadband and strong visible-light-absorbing photosensitizer boosts hydrogen evolution. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11099-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11099-8
4. Nature Commun.綜述：光催化CO2甲烷化的基本原理及應用
化石天然氣（主要由甲烷組成）開采和燃燒會產生大量的溫室氣體，導致氣候變化。然而，最近的研究成果表明，可以通過光催化將CO2和水轉化為甲烷和氧氣來生產“太陽能甲烷”。這一方法可通過關閉碳循環，并以甲烷分子化學鍵的形式有效地儲存和運輸的太陽能，在實現可持續能源經濟方面發揮不可或缺的作用。近日，多倫多大學Ulrich Ulmer，Geoffrey A. Ozin團隊對光輔助CO2轉化為甲烷最新的研究進展進行了總結。
Ulrich Ulmer*, Geoffrey A. Ozin*, et al. Fundamentals and applications of photocatalytic CO2 methanation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-10996-2
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10996-2
5. Angew：氟石墨烯：一種用于H2O還原和氧化的無金屬催化劑
近日，青島科技大學Yingjie Zhao，中科院化學所李玉良，Yurui Xue等團隊合作，通過在碳布上生長三維多孔氟石墨炔網絡(p‐FGDY/CC)，制備了一種高效的雙功能無金屬催化劑。實驗和DFT計算表明，三維p‐FGDY/CC網絡具有高活性，是一種高電位的無金屬催化劑，可用于在酸性和堿性條件下的析氫反應(HER)、析氧反應(OER)以及全解水 (OWS)。實驗和理論結果顯示了很好的一致性，例如，在HER過程中，p‐FGDY/CC在酸性和堿性條件下達到10 mA cm-2的電流密度，過電位分別只需82 mV和92 mV，這確保了對各種O/H中間體的吸附/解吸具有更高的選擇性。該關鍵技術的提升實現了四功能H2O氧化還原在全pH電化學條件下的應用。
Chengyu Xing, Yurui Xue,* Yingjie Zhao*, Yuliang Li*, et al. Fluorographdiyne: A Metal‐free Catalyst for Applications in Water Reduction and Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905729
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905729
6. Angew：雙吡啶輔助金納米粒子在銅納米線上組裝增強CO2的電化學還原性能
近日，布朗大學Shouheng Sun，南京大學Jun-Jie Zhu等團隊合作，報道了一種制備高效催化電化學CO2還原 (CO2RR)復合催化劑的新方法。該復合催化劑是通過4,4 '‐雙吡啶(bipy)將金納米顆粒固定在銅納米線上制成的。Au‐bipy‐Cu在0.1 M KHCO3中催化CO2RR生成C‐產物，總法拉第效率(FE)在- 0.9 V時達到90.6%，其中CH3CHO (25% FE)是主要液體產物(HCOO?、CH3CHO和CH3COO?)(75%)。Au‐bipy‐Cu催化劑CO2RR催化性能增強是因為Au (CO2 to CO)和Cu (CO 至 C‐產物)的 協同作用，且bipy促進了協同作用。Au‐bipy‐Cu是一種新型催化劑體系，可有效地將CO2RR轉化為C‐產品。
Jiaju Fu, Wenlei Zhu, Jun-Jie Zhu*, Shouheng Sun*, et al. Bipyridine‐assisted assembly of Au nanoparticles on Cu nanowires to enhance electrochemical reduction of CO2. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905318
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905318
7. Angew：低配位氧化銥限域在石墨化碳氮化物上用于高效OER
開發高效、耐用的析氧反應電催化劑是高效水電解槽的迫切需要。近日，臥龍崗大學Wenping Sun，中科大Xusheng Zheng等多團隊合作，設計了一種新的氧化銥/石墨化碳氮化物(IrO2/GCN)異質結構，該異質結構由低配位的IrO2納米顆粒(NPs)限制在超親水性和高度穩定的GCN納米薄片上。多功能GCN納米片不僅保證了IrO2 NPs的均勻分布，而且使得該異質結構催化劑具有超親水性的表面，可以顯著提高活性位點的暴露量，促進質子擴散。IrO2與GCN的強相互作用降低了Ir原子的配位數，使得Ir位點周圍產生晶格應變且電子密度增加，從而調節了催化劑與反應中間體之間的吸附行為。優化后的IrO2/GCN異質結構不僅是目前報道的IrO2‐基OER催化劑中質量活性最高的，而且具有良好的耐久性。
Jiayi Chen, Peixin Cui, Guoqiang Zhao, Xusheng Zheng,* Wenping Sun,* et al. Low‐Coordinated Iridium Oxide Confined on Graphitic Carbon Nitride for Highly Efficient Oxygen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907017
