1. Chem：精確調整N摻雜C團簇中的Fe原子數對酸性ORR的影響
固定在N摻雜C上的原子分散的過渡金屬是一類有希望替代Pt基催化劑用于氧還原反應（ORR）的催化劑，但仍受到酸性介質中的低活性和耐久性的限制。近日，中科大熊宇杰，杭州師范大學Peng Gao，復旦大學Meng Chen等多團隊合作，報道了一種新的策略，用于精確調整錨定在N摻雜C上的Fe簇中的原子數。
這種可調性使得O2吸附從超氧化物向過氧化物構型改變，并可在熱解催化劑合成過程中在C基質中調整N物種。實驗發現，因此，N摻雜C上的Fe2團簇顯示出優異的酸性ORR活性，相對于可逆氫電極（RHE）具有0.78V的半波電位以及在0.5M H2SO4溶液中20,000次循環后僅具有-20mV移位的顯著耐久性。該工作從活性位點和催化劑載體的角度提供了原子水平上非貴金屬電催化劑設計的見解。
Wei Ye, Shuangming Chen, Meng Chen*, Peng Gao*, Yujie Xiong*, et al. Precisely Tuning the Number of Fe Atoms in Clusters on N-Doped Carbon toward Acidic Oxygen Reduction Reaction. Chem., 2019
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.07.020
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30329-8?rss=yes
2. 中科大Nat. Commun.：四聚鈣鈦礦釕酸鹽作為酸性水氧化的高效催化劑
在酸性介質中開發高活性、耐用的含氧催化劑是設計質子交換膜水電解制氫的主要挑戰。中國科學技術大學Shiming Zhou、天津大學Zhenpeng Hu等報道了四聚鈣鈦礦氧化物CaCu3Ru4O12作為酸性水氧化的優良催化劑。
這種復合氧化物在10 mA cm-2 geo下具有171 mV的超電勢，遠低于最先進的RuO2。此外，與RuO2相比，CaCu3Ru4O12的質量活性顯著增加兩個數量級以上，穩定性更好。密度泛函理論計算表明，四聚鈣鈦礦催化劑相對于RuO2具有較低的Ru 4d能帶中心，有效地優化了氧中間體的結合能，從而提高了催化活性。
Miao, X.; Zhang, L.; Wu, L.; Hu, Z.; Shi, L.; Zhou, S., Quadruple perovskite ruthenate as a highly efficient catalyst for acidic water oxidation. Nat. Commun. 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-11789-3
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11789-3
3. 蘇州大學Nat. Commun. :八面體金銀納米框催化甲醇氧化過程中的CO促進效應
三維雙金屬納米框由于具有高暴露活性表面和可調的電子結構，具有顯著的催化活性。近日，蘇州大學的Zhao Deng，Wanjian Yin和Yang Peng 等報道了一種一鍋法制備超薄八面體Au3Ag納米框的策略，并通過對納米結構演化的監測，闡明了其形成機理。
研究發現，豐富的晶體缺陷導致了金屬原子的原子配位降低和電子狀態的變化。當將該納米框用于電催化甲醇氧化時，表現出優異的性能，比活性為3.38 mA cm?2，是商用Pt/C的3.9倍。更有趣的是，他們發現CO可以極大地促進Au3Ag納米框催化甲醇氧化的動力學。結合理論計算，發現這種增強主要是得益于反應途徑的改變和OH-在缺陷表面共吸附的增強。
Likun Xiong, Zhongti Sun, Xiang Zhang, Liang Zhao, Peng Huang, Xiwen Chen, Huidong Jin, Hao Sun, Yuebin Lian, Zhao Deng, Mark H. Rümmerli, Wanjian Yin, Duo Zhang, Shuao Wang & Yang Peng. Octahedral gold-silver nanoframes with rich crystalline defects for efficient methanol oxidation manifesting a CO-promoting effect. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11766-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11766-w
4. 清華大學王定勝Nat. Commun.: Pt-Zn雙金屬納米顆粒用于4-硝基苯乙炔選擇性加氫
貴金屬在多相催化中發揮著重要作用，但在選擇性控制方面仍面臨著巨大的挑戰。有鑒于此，清華大學王定勝教授等報道了一種隔離相鄰鉑原子并形成Pt-Zn雙金屬納米顆粒作為優化鉑催化劑選擇性的有效策略。將相鄰的鉑原子隔離形成單個原子，然后在空心氮摻雜碳納米管(PtZn/HNCNT)上形成鉑-鋅雙金屬納米顆粒。
研究發現，這種PtZn/HNCNT催化劑能夠有效促進4-硝基苯乙炔加氫成4-氨基苯乙炔，其轉化率(> 99%)和選擇性(99%)遠高于Pt單原子催化劑(Pt/HNCNT)和Pt納米顆粒催化劑(Pt/CN)。后續的理論計算表明，帶正電的鋅原子有助于硝基的吸附，而Pt-Zn雙金屬納米顆粒在動力學上促進了硝基上的加氫反應。
Aijuan Han, Jian Zhang, Wenming Sun, Wenxing Chen, Shaolong Zhang, Yunhu Han, Quanchen Feng, Lirong Zheng, Lin Gu, Chen Chen, Qing Peng, Dingsheng Wang & Yadong Li. Isolating contiguous Pt atoms and forming Pt-Zn intermetallic nanoparticles to regulate selectivity in 4-nitrophenylacetylene hydrogenation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11794-6
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11794-6
5. Nat. Commun.: 基于電負性篩選高活性鈣鈦礦用于HER
快速、可靠地篩選低成本、高性能的電催化劑是水分解等能源轉化技術的關鍵。有鑒于此，南京工業大學邵宗平教授和周嵬教授等應用配位理論引入A位點離子電負性(AIE)作為一個統一有效的指標來預測13種鈷基鈣鈦礦的HER活性。
研究發現，(Gd0.5La0.5)BaCo2O5.5+δ的堿性條件下HER催化活性和穩定性均優于目前性能最佳的Pt/C催化劑，過電位為0.24V時的TOF值高達22.9?s?1，塔菲爾斜率為27.6?mV?dec?1。該工作開辟了一條利用配位化學原理優化材料催化活性的新途徑。
Daqin Guan, Jing Zhou, Yu-Cheng Huang, Chung-Li Dong, Jian-Qiang Wang, Wei Zhou & Zongping Shao. Screening highly active perovskites for hydrogen-evolving reaction via unifying ionic electronegativity descriptor. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11847-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11847-w
6. Nat. Commun.: 氣體遷移策略，實現了塊體Cu2O制備單原子Cu催化劑
單原子金屬催化劑已經引起了人們極大的關注，但將廉價、易得的大塊金屬氧化物直接轉化為單原子催化劑仍然是一個巨大的挑戰。有鑒于此，中國科學技術大學的吳宇恩教授和華東理工大學的段學志教授等利用一種簡便的氣體遷移策略，成功將塊體Cu2O直接轉化成了單原子Cu催化劑，該催化劑的制備可以達到克級。
研究表明，與其他銅基電催化劑相比，該單原子催化劑具有良好的氧還原性能，半波電位為0.92 V vs RHE。另外，通過改變金屬氧化物前驅體種類，研究者成功實現了不同種類單原子催化劑的制備，表明該方法具有優良的普適性。
Zhengkun Yang, Bingxu Chen, Wenxing Chen, Yunteng Qu, Fangyao Zhou, Changming Zhao, Qian Xu, Qinghua Zhang, Xuezhi Duan & Yuen Wu. Directly transforming copper (I) oxide bulk into isolated single-atom copper sites catalyst through gas-transport approach. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11796-4
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11796-4
7. Nat. Commun.: CO2到合成氣，看雙金屬如何發揮1+1>2的效果
近日，哥倫比亞大學和布魯克海文國家實驗室的Jingguang G. Chen教授團隊結合原位表征技術和DFT成功研究了CO2電還原到合成氣反應中Pd基雙金屬催化劑相變成金屬氫化物的過程，揭示了雙金屬催化劑具有高活性和選擇性的本質。
研究發現，與純Pd氫化物相比，Pd-Ag、Pd-Cu和Pd-Ni的雙金屬氫化物形成電位更低。理論計算表明，第二種金屬的添加對*H吸附強度的影響比*HOCO更顯著，這兩種關鍵中間體的自由能和實驗上CO2還原反應活性及選擇性匹配較好。研究結果還表明，將Pd與非貴金屬過渡金屬合金化可以促進CO2向合成氣的電化學轉化。
Ji Hoon Lee, Shyam Kattel, Zhao Jiang, Zhenhua Xie, Siyu Yao, Brian M. Tackett, Wenqian Xu, Nebojsa S. Marinkovic & Jingguang G. Chen. Tuning the activity and selectivity of electroreduction of CO2 to synthesis gas using bimetallic catalysts. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11352-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11352-0
8. Nat. Commun.: H2O促進單原子Au催化CO氧化
負載型金屬催化劑的界面位點是決定其催化性能的關鍵。單原子催化劑(SACs)通過使每個原子均與載體接觸，可以最大限度地增加界面活性位點。然而，單原子位點是否具有與納米催化劑界面位點相似的催化性能仍是一個懸而未決的問題。
有鑒于此，亞利桑那州立大學的Jingyue Liu，Botao Qiao和清華大學的Jun Li等深入比較了負載型單原子Au催化劑和Au納米粒子(NPs)的催化性能。研究發現，水的存在顯著促進了單原子Au催化劑的CO氧化活性，而對NPs界面位點的促進作用則要弱得多。H2O促進作用使Au SAC的催化活性比工業三元催化劑高兩個數量級。理論研究表明，H2O對SACs的顯著促進作用來自于它們獨特的局域原子結構和電子性質，促進了CO+OH的高效反應通道。
Shu Zhao, Fang Chen, Sibin Duan, Bin Shao, Tianbo Li, Hailian Tang, Qingquan Lin, Junying Zhang, Lin Li, Jiahui Huang, Nicolas Bion, Wei Liu, Hui Sun, Ai-Qin Wang, Masatake Haruta, Botao Qiao, Jun Li, Jingyue Liu & Tao Zhang.Remarkable active-site dependent H2O promoting effect in CO oxidation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11871-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11871-w
9. Nat. Commun.: Pt單原子到Pt-O-Pt原子對，CO氧化活性提升1000倍左右
盡管單原子催化劑能最大限度地分散金屬，但由于這些體系中缺少相鄰的金屬原子，從而限制了活性的進一步提升。有鑒于此，通用汽車全球研發部的Ming Yang，密歇根大學Bryan R. Goldsmith和天津大學的Meiqing Shen等使用Pt1/CeO2作為“種子”制備出了一種Pt-O-Pt體系，該材料可以Pt8O14簇為理論模型，Pt原子的分散度維持在100%。
研究表明，在富氧條件下，Pt-O-Pt體系中Pt原子催化低溫CO氧化的活性是Pt1/CeO2的100-1000倍。高活性的原因在于Pt-O-Pt位點本身，而非Pt-O-Ce界面。這種策略具有普適性，類似的Pt-O-Pt位點可以建立在不同種類氧化鈰甚至氧化鋁上，這種 Pt-O-Pt原子對使得氧氣更容易活化。
Hui Wang, Jin-Xun Liu, Lawrence F. Allard, Sungsik Lee, Jilei Liu, Hang Li, Jianqiang Wang, Jun Wang, Se H. Oh, Wei Li, Maria Flytzani-Stephanopoulos, Meiqing Shen, Bryan R. Goldsmith & Ming Yang. Surpassing the single-atom catalytic activity limit through paired Pt-O-Pt ensemble built from isolated Pt1 atoms. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11856-9
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11856-9
10. 哥倫比亞大學Nat. Commun.: 調整雙金屬催化劑電還原CO2制合成氣的活性和選擇性
近日，哥倫比亞大學Jingguang G. Chen等多團隊合作，采用原位表征和DFT計算等方法，對Pd基雙金屬氫化物電催化CO2還原制CO/H2比例可控的合成氣進行了研究。與純Pd氫化物相比，Pd-Ag、Pd-Cu和Pd-Ni雙金屬氫化物的電位更低。
理論計算表明，第二種金屬的選擇對*H吸附強度的影響比*HOCO更顯著，這兩種關鍵中間體之間的自由能(即ΔG (* H) -ΔG (* HOCO)和CO2還原反應活性和選擇性聯系緊密，因此可以為尋找其它雙金屬催化劑提供參考。研究結果還表明，將Pd與非貴金屬過渡金屬合金化可以促進CO2向合成氣的電化學轉化。
Ji Hoon Lee , Shyam Kattel, Jingguang G. Chen *, et al. Tuning the activity and selectivity of electroreduction of CO2 to synthesis gas using bimetallic catalysts. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11352-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11352-0
11. 麻省理工學院JACS：跟蹤氫氣催化過程中Pt/H2O界面的電場
電和化學能的有效相互轉換需要控制電極表面發生的內球鍵活化和電子轉移反應。近日，麻省理工學院Yogesh Surendranath團隊量化了Pt表面H2/H+催化條件下界面電場強度的變化。
作者追蹤H2加成順-2-丁烯-1,4-二醇制正丁醇和1,4-丁二醇反應的局部pH-sensitive，以量化溶劑化H+在Pt表面上的濃度，發現其持續保持在可逆氫電極電位。通過在很寬的pH和離子強度范圍內跟蹤表面H+濃度，作者直接量化了Pt |溶液界面處靜電電位大小，并確定其每單位pH增加約60 mV。
Jaeyune Ryu, Yogesh Surendranath*, et al. Tracking Electrical Fields at the Pt/H2O Interface During Hydrogen Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05148
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05148
12. JACS：采用分子Ni-Pt前驅體制備NiPt3@NiS多級結構催化劑高效HER
可持續大規模電化學解水制氫具有重要的意義。近日，柏林工業大學Matthias Driess，Prashanth W. Menezes團隊報道了一種合成NiPt3@NiS雜化納米結構的簡便方法。
實驗發現，該法合成的NiPt3@NiS納米材料在泡沫鎳上電流密度為10 mAcm-2時，過電位僅12 mV，明顯低于采用類似方法合成的Pt或NiS，是迄今報道的堿性溶液中活性最高的析氫反應(HER)電催化劑。此外，NiPt3@NiS電極可連續穩定催化析氫反應8天，遠遠超過了已報道的Pt基催化劑的穩定性，具有大規模制氫的能力。
Chakadola Panda, Prashanth W. Menezes*, Matthias Driess*, et al. Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution Activity with a NiPt3@NiS Hetero-Nanostructure Evolved from a Molecular Nickel-Platinum Precursor. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b06530
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06530
13. 胡喜樂/Hao Ming Chen JACS：鈷鐵雙原子催化劑高效OER
單原子催化劑具有明確的活性位點，并具有最大的原子利用率。近日，洛桑聯邦理工學院胡喜樂，國立臺灣大學Hao Ming Chen等多團隊合作研究發現單原子Co預催化劑可以原位轉化為Co-Fe雙原子催化劑并高效OER。該Co-Fe雙原子催化劑是金屬氧化物中TOF最高的催化劑之一。電化學、電鏡，光譜，X射線吸收光譜等研究表明，二聚Co-Fe結構是該催化劑的活性位點。該工作表明雙原子催化劑是一種有前途高效的OER催化劑。
Lichen Bai, Hao Ming Chen*, Xile Hu*, et al. A Cobalt-Iron Double-Atom Catalyst for the Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05268
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05268
14. 臧雙全/Qian-You Wang JACS：卟啉銀團簇組裝材料用于同時捕獲和光催化芥子氣模擬物
銀團簇組裝材料(SCAMs)具有結構可調、比表面積大、穩定性好等優點，有望用作高效催化劑。近日，鄭州大學臧雙全、Qian-You Wang等團隊合作，報道了一種Ag14內核由卟啉配體穩定的SCAM [Ag12(StBu)6(CF3COO)3(TPyP)]n (Ag12TPyP)。
研究發現，Ag12TPyP具有好的硫芥模擬劑(2-氯乙基乙基硫醚，CEES)降解效果，半壽命(t1/2) 1.5 min，選擇性100%。實驗結果表明，銀團簇與光敏劑配體的協同作用提高了單線態氧(1O2)的生成效率，加快了降解速度。此外，得益于銀團簇與CEES之間的強親和力，Ag12TPyP的CEES攝取量可達74.2 mg g-1。該研究為芥子氣脫毒新材料的合理設計提供了一條新的途徑。
Man Cao, Qian-You Wang *, Shuang-Quan Zang*, et al. Porphyrinic Silver Cluster Assembled Material for Simultaneous Capture and Photocatalysis of Mustard-Gas Simulant. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05952
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b05952
15. Michael Gr?tzel最新 Angew：ZnCu雙金屬材料高效高選擇性電催化CO2還原制液體燃料
利用可再生電力電催化CO2還原可作為一種可持續的碳循環和能源儲存技術。在所有的產品中，乙醇是一種很有吸引力的液體燃料。然而，多晶銅電催化CO2還原制乙醇的最大法拉第效率僅為10%左右。近日，瑞士洛桑聯邦理工學院Michael Gr?tzel等多團隊合作，通過原位電化學還原ZnO‐殼/CuO‐核雙金屬氧化物，合成了CuZn雙金屬催化劑。
實驗發現，該催化劑電催化CO2還原可高效生成乙醇，乙醇/乙烯比增加五倍以上，且對C2+液體產物法拉第效率可達41%。進一步研究表明，Zn改善了CO與Cu的結合，游離的CO與吸附的*CH3結合生成*COCH3中間體，*COCH3再進一步完全轉化為乙醇。
Dan Ren, Michael Gr?tzel*, et al. Atomic Layer Deposition of ZnO on CuO Enables Selective and Efficient Electroreduction of Carbon Dioxide to Liquid Fuels. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909610
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909610
16. Angew.：一種未被開發的OER催化劑，氮化鉿納米顆粒
電解水是目前制取氫氣和氧氣最有前途的方法之一。在這兩個半反應中， OER更難優化，目前仍然依賴于昂貴的Ru或Ir基催化劑。有鑒于此，倫敦大學瑪麗女王學院的Cristina Giordano教授等制備了氮化鉿（HfN）和氮氧化鉿（Hf2ON2）納米顆粒，并首次測試了其OER活性。
研究發現， HfN具有超高的OER活性，在無鐵電解質中10 mA/cm2時過電壓僅為391 mV，并且具有長期穩定性。這一結果使得HfN在可持續性、活性和穩定性方面成為OER測試中下一代最有潛力的催化劑之一。
Chiara Defilippi, Dipak Vijaykumar Shinde, Zhiya Dang, Liberato Manna, Christopher Hardacre, Adam J Greer, Carmine D'Agostino, Cristina Giordano. HfN nanoparticles: an Unexplored Catalyst for the Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2019
DOI: 10.1002/anie.201908758
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908758
17. Angew.：Pt單原子在析氫反應中的載體效應
單原子催化劑(SACs)可以使活性位點的數量最大化以獲取不可預測的催化活性，從而受到越來越多的關注。盡管目前單原子催化劑的研究很多，但是針對其載體的研究卻較少。
有鑒于此，韓國先進科學技術研究院的Jinwoo Lee教授等系統地研究了載體對SAC性能的影響，通過與碳上負載單原子Pt (Pt SA/C)和WO3‐x負載Pt納米顆粒(Pt NP/WO3‐x)的催化活性進行對比來闡述了載體的重要作用。研究表明，在WO3‐x上負載Pt單原子可以使載體效應最優化。與Pt NP/WO3‐x相比，Pt SA/WO3‐x在界面上的氫溢出現象更劇烈，這極大地增強了Pt在析氫反應中的質量活性(高達10倍)。
Jinkyu Park, Seonggyu Lee, Hee-Eun Kim, Ara Cho, Seongbeen Kim, Youngjin Ye, Jeong Woo Han, Hyunjoo Lee, Jong Hyun Jang, Jinwoo Lee. Investigation of Support Effect in Atomically Dispersed Pt on WO3‐x for High Utilization of Pt in Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2019
DOI: 10.1002/anie.201908122
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908122
18. 天津大學Angew：穩定的二維多孔COFs用作高效離子導體
2D共價有機框架（COFs）具有開放和有序的1D柱納米通道，為各種特定功能的客體提供了巨大的可能性。然而，大多數COFs的相對低的化學穩定性阻礙了它們的實際應用。近日，天津大學Long Chen團隊合成了一種高度結晶和異質多孔COF（DBC-2P），并作為離子傳導的主體材料。
實驗發現，由于DBC的大的共軛結增強了層間相互作用使得DBC-2P在強酸和堿中表現出優異的穩定。作者將線性聚乙二醇（PEG）和PEG-LiBF4鹽包封到DBC-2P的納米通道中，得到具有2.31×10-3Scm-1的高離子電導率的雜化材料。該工作展示了一種有效的后合成策略，用于開發具有優良特性的新型COF-聚合物復合材料。
Zhen Xie, Long Chen*, et al. Stable 2D Heteroporous Covalent Organic Frameworks for Efficient Ionic Conduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909554
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909554
19. 安徽大學Angew：Au24Cu6(SPhtBu)22團簇Cu-S鍵之間的π共軛提高開環反應活性
雙金屬納米材料在催化領域具有重要的應用價值。近日，安徽大學朱滿洲，Haizhu Yu團隊合成了一種新的金銅雙金屬納米團簇并發現該團簇可以有效地催化環氧化物開環反應。
SCXRD和ESI‐MS表征表明，該團簇為Au24Cu6(SPhtBu)22(簡稱Au24Cu6)，其六個Cu原子在表面，每三個Cu原子與三個硫醇配體配位形成Cu3S3平面六元環。在環氧化物開環反應中，Au24Cu6的催化活性優于其它同金屬和金銅合金NCs，如Au25和Au38‐xCux。控制實驗和DFT計算表明，Cu-S鍵之間的π共軛對該團簇的催化活性起著關鍵作用。
Jinsong Chai, Sha Yang, Haizhu Yu,* Manzhou Zhu*, et al. Exposing the delocalized Cu‐S π bonds on Au24Cu6(SPhtBu)22 nanocluster and its application in ring opening reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907609
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907609
20. Angew：納米多孔Au@ZIF復合材料高效NRR
電催化氮氣還原反應（NRR）提供了一種在環境條件下生產氨的節能且環保的方法。然而，傳統催化劑由于其低活性和競爭性的析氫反應的存在而具有極差的NRR性能。納米多孔金（NPG）具有高催化活性，而ZIF-8具有疏水性和分子濃縮效應。
有鑒于此，天津師范大學Miao Du，Cheng-Peng Li等合作，設計并合成了NPG @ ZIF-8納米復合材料，其中 ZIF-8殼可以減弱析氫并延緩反應物的擴散。實驗發現，NPG @ ZIF-8納米復合材料的最高法拉第效率可達44％，氨產率達（28.7±0.9）μg h-1 cm-2，這明顯優于傳統的金納米粒子和NPG。此外，該復合催化劑顯示出高的電化學穩定性和選擇性（98％）。NPG @ ZIF-8優異的NRR性能使其有望用于氨生產的水基NRR電催化劑。
Yijie Yang, Cheng-Peng Li,* Miao Du*, et al. Nanoporous Gold Embedded ZIF Composite for Enhanced Electrochemical Nitrogen Fixation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909770
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909770
21. Angew：在三維N摻雜納米碳中構建sp3 / sp2碳界面用于ORR
開發用于氧還原反應（ORR）的高效無金屬碳電催化劑是可再生和清潔能源的開發和商業化的一種非常有前景的策略，但仍然是一項重大挑戰。近日，天津工業大學尹振，北京大學馬丁等多團隊合作，通過簡單的熱解過程制備了具有特定sp3/sp2界面的三維（3D）N摻雜碳。
實驗發現，通過調整組成和孔隙，表面具有高比率sp3/sp2碳的3D N摻雜納米碳具有高的ORR的電催化性能，優于Zn-空氣電池中的商業Pt/C。 DFT計算結果表明，該材料高的ORR性能歸因于sp3/sp2碳界面處存在N摻雜劑，這可降低ORR的理論過電位。
Jian Gao, Yun Wang, Haihua Wu, Zhen Yin*, Ding Ma*, et al. Construction of sp3/sp2 carbon interface in 3D N‐doped nanocarbon for the oxygen reduction reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907915
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907915
22. 中科大/南大AM：2D碳氮化物片增強可見光催化
原子化薄的2D碳氮納米片（CNS）具有較大的表面積和極短的電荷載流子從塊狀物到表面的擴散距離，是光催化應用的理想材料。然而，與它們的體積對應物相比，CNS應用總是受到帶隙增大的影響，從而縮小了太陽吸收范圍。中科大Gang Liu、南京大學Nujiang Tang等報道了一種通過氟化和熱脫氟顯著增加原子化厚度的CNS的太陽光吸收的方法。
這種方法可以通過將吸收邊緣延長到578nm，大大增加CNS的可見光吸收。負載Pt輔助催化劑作為光催化劑的調制CNS在可見光照射下顯示出優越的光催化制氫活性。理論計算表明該方法可以將氰基引入到CNS的框架中，并在邊緣處引入伴隨的氮空位，既可以縮小帶隙，又可以改變電荷分布。本研究將提供一個有效的策略來增加太陽能轉換應用中碳氮化物基光催化劑的太陽能吸收。
Wang, Y.; Du, P.; Pan, H.; Fu, L.; Zhang, Y.; Chen, J.; Du, Y.; Tang, N.; Liu, G., Increasing Solar Absorption of Atomically Thin 2D Carbon Nitride Sheets for Enhanced Visible-Light Photocatalysis. Adv. Mater. 2019.
DOI：10.1002/adma.201807540
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201807540
23. 南方科大AM：PtSnBi納米片的三金屬協同作用促進甲酸氧化
Pt可高效催化許多反應，但甲酸電氧化效果不佳，存在嚴重的CO毒化現象。開發能夠將HCOOH直接氧化成CO2的高活性、穩定的催化劑是直接液體燃料電池商業化的一大挑戰。近日，南方科技大學Zewei Quan團隊合成了一種新型的PtSnBi納米片。
研究發現，該材料三種金屬的協同作用大大提高了甲酸氧化性能。其中，Pt45Sn25Bi30納米片具有最佳性能，質量活性可達4394 mA mg-1 Pt，并在4000個循環后保留了78%的初始活性，是最先進的甲酸氧化催化劑。DFT計算表明，PtSnBi納米片的電子和幾何效應有助于抑制CO*的形成和優化脫氫步驟。
Shuiping Luo, Zewei Quan*, et al. Trimetallic Synergy in Intermetallic PtSnBi Nanoplates Boosts Formic Acid Oxidation. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903683
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903683
24. 楊學明AM綜述：TiO2光催化的基本原理：概念、機理和挑戰
光催化在太陽能電池、水分解、污染物降解等領域得到了廣泛的應用。近十年來，各種表面科學方法對TiO2光催化尤其是TiO2光催化的光化學機理和基本原理進行了廣泛的研究，旨在為真實環境條件下的TiO2光催化提供重要的信息。近日，中科院大連化物所楊學明團隊總結了近年來在分子水平上對TiO2光催化基本理解的研究進展。
作者首先介紹了TiO2的結構和TiO2光催化的基本原理，提出了TiO2光催化的基本概念；然后詳細介紹了TiO2模型表面上的三個重要分子(氧、水、甲醇)的光化學，揭示了TiO2光催化過程中電荷/能量轉移與鍵斷裂/形成的關系；最后，簡要討論了TiO2光催化機理研究在分子水平上面臨的挑戰和機遇，以及可能的光催化模型。
Qing Guo, Xueming Yang*, et al. Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201901997
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901997
25. 大連化物所AM： 鈷酞菁錨定Fe-N位點協同作用高效CO2RR
同時在低過電勢下實現高法拉第效率，高電流密度和高穩定性對電化學CO2還原反應（CO2RR）的工業應用是必不可少的。然而，在這個催化過程中仍然存在巨大的挑戰。近日，中科院大連化物所Guoxiong Wang等團隊合作，通過協同催化策略—鈷酞菁錨定Fe-N位點（CoPc?Fe-N-C）來改善CO2RR性能。
實驗發現，CO法拉第效率超過90％的潛在窗口從單獨的Fe-N-C上的0.18 V顯著擴展到CoPc?Fe-N-C上的0.71 V。更重要的是，最大CO電流密度增加了十倍，且穩定性顯著提高。DFT計算表明，錨定的鈷酞菁促進CO解吸并抑制Fe-N位點上的競爭性析氫反應，而* COOH形成幾乎保持不變，因此表現出對CO2RR的前所未有的協同效應。
Long Lin, Guoxiong Wang*, et al. Synergistic Catalysis over Iron‐Nitrogen Sites Anchored with Cobalt Phthalocyanine for Efficient CO2 Electroreduction. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903470
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903470
26. AM綜述: 2維MOF作為多功能材料用于多相催化和電/光催化
金屬有機骨架(MOFs)是目前研究最廣泛的多相催化劑之一，為了提高它們的活性，目前的研究趨勢是開發相應的二維材料。有鑒于此，阿卜杜勒阿齊茲國王大學的Hermenegildo Garcia教授和馬杜賴卡瑪拉大學的Amarajothi Dhakshinamoorthy教授等綜述了這些二維MOFs作為多功能材料用于多相催化和電/光催化的進展，并總結了這些二維材料與三維MOFs類似物的優點。二維MOFs的增強活性主要得益于擁有豐富的催化活性位點、更高密度的缺陷、可交換的配位點以及在電極表面優良的成膜能力。
Amarajothi Dhakshinamoorthy, Abdullah M. Asiri, Hermenegildo Garcia. 2D Metal–Organic Frameworks as Multifunctional Materials in Heterogeneous Catalysis and Electro/Photocatalysis. Adv. Mater. 2019
DOI: 10.1002/adma.201900617
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900617
27. 香港理工AEM: 再次出色跨界！雜化鹵化物鈣鈦礦的壓電光催化產氫！
為了減輕半導體納米材料中的光誘導電荷復合，代表了高效光催化的重要努力方向。香港理工大學Yang Chai團隊報道了有機鹵化物鈣鈦礦MAPbI3的壓電和光催化性質的，以在超聲波和可見光照射下實現壓電光催化活性，從而增強MAPbI3的光催化氫產生。MAPbI3的導帶最小值高于氫生成電位（相對于標準氫電極為0.046 V），從而實現有效的氫析出。此外，MAPbI3的非中心對稱晶體結構使其具有壓電特性。因此，MAPbI3容易響應外部機械力，由于光生電荷載體的有效分離，產生用于壓電光催化的內建電場。
結果表明，在光和機械刺激時，MAPbI3粉末在氫碘酸（HI）溶液中表現出優異壓電光催化氫生成速率（23.30μmol h-1），遠高于壓電催化（即2.21 μmolh-1）和光催化（即3.42μmol h-1）的析氫速率以及它們的總和（即5.63 μmolh-1）。壓光光催化策略提供了一種控制光誘導電荷載體復合的新方法，通過結合利用壓電催化和光催化有機鹵化物鈣鈦礦，產生高效的壓電光催化作用。
Wang, M., Zuo, Y., Wang, J., Wang, Y., Shen, X., Qiu, B., Cai, L., Zhou, F., Lau, S. P., Chai, Y., Remarkably Enhanced Hydrogen Generation of Organolead Halide Perovskites via Piezocatalysis and Photocatalysis. Adv. Energy Mater. 2019, 1901801.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901801
28. 陜西師范大學Acc. Chem. Res.：等離激元驅動的催化
作為一類新型的光催化劑，等離激元貴金屬納米粒子具有在整個可見光譜中收集太陽能的獨特能力，并產生有效的能量轉換，被認為是可能解決能量危機的途徑之一。表面等離激元共振的共振激發使得納米顆粒收集光子的能量以形成高度增強的電磁場，并且存儲在等離激元場中的能量可以誘導金屬中的熱載流子。
熱電子-空穴對最終通過耦合到金屬納米顆粒的聲子模式而消散，產生更高的晶格溫度。而等離激元電磁場，熱電子和熱可以催化等離激元金屬納米顆粒表面附近的反應物的化學反應。近日，陜西師范大學Hongxing Xu團隊總結了近年來關于分子等離激元催化中激發機制和能量轉移途徑的理論和實驗進展。重點介紹了等離激元激發驅動的晶體生長和納米材料轉化的最新進展。
Zhenglong Zhang, Chengyun Zhang, Hairong Zheng, and Hongxing Xu*. Plasmon-Driven Catalysis on Molecules and Nanomaterials. Acc. Chem. Res., 2019
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00224
