1. Nat. Catal.：具有混合氧化態的Cu2O納米立方塊用于（光）催化CO2氫化
氧化亞銅（Cu2O）是一種地球上豐富的低成本的金屬氧化物半導體，可通過光化學，光電化學和電化學方法在水介質中還原CO2而受到極大關注。然而，所有這些方法的一個未解決的問題是其經歷不可逆的氧化還原歧化反應而導致Cu2O不穩定。
近日，南開大學Qixing Zhou，多倫多大學Geoffrey A. Ozin，浙江大學Wei Sun等多團隊合作，報告了一種通過非均相光催化驅動氣相CO2氫化還原，避免了Cu2O的不穩定問題。該Cu2O納米立方塊表明有混合價態的Cu（Cu（0,I,II）），氧空位以及羥基。這些表明特性得該Cu2O納米立方塊能夠在溫和條件下實現H2的異裂和CO2的吸附，加速了逆水煤氣變換反應的同時使Cu2O的氧化還原歧化反應可逆。
Lili Wan, Qixing Zhou*, Wei Sun,* Geoffrey A. Ozin,* et al. Cu2O nanocubes with mixed oxidation-state facets for (photo)catalytic hydrogenation of carbon dioxide. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0338-z
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0338-z
2. Nat. Catal.：裝載有超薄鈀納米片的癌癥衍生外泌體用于靶向生物正交催化
生物正交化學啟發了科學家們發展通過非天然方式體內合成生物活性劑的新策略。其中，Pd催化劑通過在生命系統中產生異生素和解籠菌生物分子，在生長正交催化領域中發揮了突出作用。然而，選擇性地將催化劑遞送至特定類型的細胞落后于催化劑的開發。
近日，薩拉戈薩大學Jesús Santamaría，愛丁堡大學Asier Unciti-Broceta等開發了一種人工生物裝置，其含有負載了Pd納米片催化劑的癌癥衍生的外泌體。該雜化系統可在體外和細胞內介導Pd-觸發的脫烷基化反應，并顯示其祖細胞的優先向性。此外，使用特洛伊木糖外泌體將非生物催化劑輸送到指定的癌細胞中，為新的靶向治療方式創造了機會放。
María Sancho-Albero, Belén Rubio-Ruiz, Jesús Santamaría,* Asier Unciti-Broceta,* et al. Cancer-derived exosomes loaded with ultrathin palladium nanosheets for targeted bioorthogonal catalysis. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0333-4
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0333-4
3. Nature Energy綜述：CO2的電催化轉化的綜述
CO2電催化還原是用于將（過量的）可再生電力作為燃料中的化學能存儲的有前途的方法之一。巴塞羅那大學Federico Calle-Vallejo和萊頓大學Marc T. M. Koper團隊回顧了理解電化學二氧化碳減排的最新進展和挑戰。討論了在電催化劑上初始活化CO2的現有模型及其對理解選擇性的重要性。
碳-碳鍵的形成也是二氧化碳電解還原成高密度和高價值燃料的關鍵機制。初始CO2活化和C-C鍵形成都受到表面結構（納米和中尺度），電解質效應（pH、緩沖強度、離子效應）和質量傳遞條件之間錯綜復雜的相互作用的影響。這種復雜的相互作用目前還遠未完全被理解。此外，還討論了原位光譜技術和機械工作計算技術的最新進展。最后，確定了進一步理解這些主題的一些挑戰。
Advances and challenges in understanding the electrocatalytic conversion of carbon dioxide to fuels，Nature Energy (2019)
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0450-y
4. Nature Energy綜述: 聚合物光催化劑的光催化產氫的綜述
使用氫氣作為燃料，當使用半導體光催化劑從水中產生并由陽光驅動時，是化石燃料的可持續替代品。聚合物光催化劑基于地球豐富的元素，并且具有優于其無機對應物的優點，因為其電子特性可通過分子工程容易地調節。在過去十年中，聚合物光催化劑迅速發展，導致許多活性材料的發現。然而，對其光引發氧化還原過程的關鍵性質的理解仍不夠深入，這阻礙了進一步發展以產生具有成本競爭力的技術。
帝國理工James R. Durrant, 利物浦大學Andrew I. Cooper 和倫敦大學學院Martijn A. Zwijnenburg，Junwang Tang等人討論了最先進的聚合物光催化劑和對其活動的微觀理解。最后總結了該領域的五個突出挑戰：活動的非標準化報告，有限的光化學穩定性，反應機制知識不足，平衡載流子壽命與催化時間尺度以及使用不可持續的犧牲劑。
Yiou Wang, Martijn A. Zwijnenburg, Junwang Tang, James R. Durant, Junwang Tang et al, Current understanding and challenges of solar-driven hydrogen generation using polymeric photocatalysts, Nature Energy, 2019，Nature Energy (2019)
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0456-5
5. 張禮知Chem：TiO2-xHy/Fe介導的雙溫區光熱固氮
已知人工固氮的Haber-Bosch反應是典型的平衡定律限制的放熱反應。由于N2分子的解離溫度極高，高溫會使反應平衡向NH3分解方向移動，不利于NH3的形成。為了克服上述平衡限制，華中師范大學張禮知團隊提出了雙溫區催化的新策略。在光照下，設計合成的TiO2-xHy/Fe復合材料的表觀溫度可達495°C；但由于SPR加熱效應的局域化，熱區（Fe）和冷區（TiO2-xHy）之間溫差高達137°C。
如此一來，Fe“納米項鏈“上的熱載流子能有效地解離N2，與之串聯的TiO2-xHy則能通過連續加氫反應快速捕獲解離后的N，顯著抑制了反向平衡移動。具體而言，材料在495℃、不同的壓力下實現了19,620 ppm（10atm）和1,939 ppm（1 atm）的NH3濃度，分別是理論極限濃度（1,249和12,459ppm）的1.55和1.57倍。
Chengliang Mao, Hao Li, Honggang Gu, Jiaxian Wang, Yunjie Zou, Guodong Qi, Jun Xu, Feng Deng, Wenjuan Shen, Jie Li, Shiyuan Liu, Jincai Zhao, and Lizhi Zhang. Chem, 2019, 6, 1-16.
DOI：10.1016/j.chempr.2019.07.021
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419303304
6. Nat. Commun.：氧化鈷-鉑催化劑選擇性加氫反應協同效應的起源
因為難以構建定義明確的催化體系，理解雙組分催化劑的協同性質仍然是一個具有挑戰性的問題。近日，中科院山西煤化所Zhe Gao，Yong Qin等通過原子層沉積（ALD）設計了一系列緊密接觸的CoOxPt/TiO2和空間分離的CoOx/TiO2/Pt催化劑，研究了CoOx-Pt催化劑選擇性加氫協同效應的起源。
對于CoOx/TiO2/Pt，CoOx和Pt通過TiO2納米管管壁分離，可以精確地調節CoOx-Pt親密度。與CoOxPt/TiO2一樣，CoOx/TiO2/Pt對肉桂醇的選擇性高于單金屬TiO2/Pt，表明CoOx-Pt納米級親密度幾乎不影響選擇性。選擇性的增強歸因于氫溢流導致氧空位的增加。此外，用ALD選擇性地覆蓋CoOx或Pt，可確定鉑-氧空位界面位點為活性位點。該工作為理解雙組分和雙功能催化劑的協同性提供了指導。
Jiankang Zhang, Zhe Gao*, Yong Qin,* et al. Origin of synergistic effects in bicomponent cobalt oxide-platinum catalysts for selective hydrogenation reaction. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-11970-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11970-8
7. Nat. Commun.：中性pH下的高性能析氧催化劑用于光驅動CO2還原
太陽光驅動的二氧化碳（CO2）還原效率受到中性pH條件下析氧反應動力學緩慢的極大限制。目前用于堿性溶液中析氧反應的非貴金屬氧化物催化劑在中性溶液中的性能較差。
近日，賓厄姆頓大學Chen Ling等報道了一種在中性pH下具有高活性和高穩定性的析氧催化劑，Brownmillerite Sr2GaCoO5，其活性比廣泛使用的銥氧化物催化劑高約一個數量級。使用Sr2GaCoO5催化析氧，聯合CO2還原，實現了13.9％效率，且在19小時的運行中沒有明顯的性能下降。該工作不僅創造了陽光驅動的CO2還原效率的記錄，而且為實現實用的CO2還原系統開辟了新的機遇。
Li Qin Zhou, Chen Ling*, et al. A high-performance oxygen evolution catalyst in neutral-pH for sunlight-driven CO2 reduction. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12009-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12009-8
8. JACS：Cu原子錨定在Pd/HyWO3-x青銅納米線上提高太陽能驅動的RWGS性能
用Pd修飾的氫青銅WO3納米線（Pd/HyWO3-x）能有效地捕獲從紫外到近紅外波長范圍的光并催化逆水煤氣變換反應（RWGS）。近日，多倫多大學Geoffrey A. Ozin等報告了一種合成策略，將Cu（I）OtBu錨定在青銅的Br?nsted酸性質子上，再涂覆到Pd/HyWO3-x表面，提高這類光催化劑的性能。作者對所得材料進行了一系列表征，包括電子顯微鏡和X射線吸收光譜。
此外，原位漫反射紅外傅里葉變換光譜（DRIFTS）研究表明，對于光驅動的RWGS反應，Cu（低至0.2 at.%）有助CO2形成表面羧酸鹽物種，從而使CO產量增加300-500％。這種金屬錨定方法能夠對金屬氧化物納米材料表面進行原子精確的改性并應用于催化，避免了復雜和昂貴的原子層沉積過程的需要。
Young Feng Li, Geoffrey A. Ozin*, et al. Cu Atoms on Nanowire Pd/HyWO3-x Bronzes Enhance the Solar Reverse Water Gas Shift Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b08030
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08030
9. JACS：鈷肟基金屬有機骨架薄膜高效HER
分子析氫催化劑（HEC）具有合成可調性，并且表現出高活性，但也受穩定性問題和與它們在均相中使用相關的實際限制的阻礙。HEC作為連接單元連接金屬有機框架（MOFs）可以彌補這些缺點。此外，MOFs的三維結構可實現催化劑高的負載。
近日，烏普薩拉大學Sascha Ott等報道了一種新的MOF，它由鈷肟（一種廣泛研究的HEC）作為六核鋯簇之間的金屬連接體連接組成。當該MOF在導電基底上生長并且施加還原電位，鈷肟連接體通過膜促進電子傳輸，并且發揮了分子HEC的功能。將該MOF用于析氫反應，其TOF比其它鈷肟系統高幾個數量級，并且該鈷肟催化劑在電催化條件下的的分子完整性可保持至少18小時。
Souvik Roy, Zhehao Huang, Sascha Ott*, et al. Electrocatalytic Hydrogen Evolution from a Cobaloxime-based Metal-Organic Framework Thin Film. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07084
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07084
10. 鄭南峰/Hannu H?kkinen Angew：氮雜卡賓穩定的Au25納米團簇
表面有機配體對原子級精確的金屬納米團簇至關重要。制備高度穩定的金屬納米團簇用于液相催化仍具有挑戰性。近日，廈門大學鄭南峰，芬蘭于韋斯屈萊大學Hannu H?kkinen等報道了具有高溫和空氣穩定性的N-雜環卡賓穩定的[Au25(iPr2‐bimy)10Br7]2+（iPr2‐bimy= 1,3‐diisopropylbenzimidazolin‐2‐ylidene）團簇，該團簇可用作炔酰胺與吲哚環異構化的均相催化劑。
[Au25(iPr2‐bimy)10Br7]2+由AuSMe2Cl和iPr2‐bimyAuBr前驅體由NaBH4還原得到。X-射線單晶衍射研究表明，該團簇的Au25內核由兩個共頂點的Au13二十面體組成。有趣的是，該團簇可以在溶液中，80℃下在穩定12小時，優于用磷配體和硫醇配體保護的Au25納米簇。DFT計算揭示了[Au25(iPr2‐bimy)10Br7]2+的電子和熱穩定性的起源，并指明了可能的催化位點。
Hui Shen, Guocheng Deng, Hannu H?kkinen*,Nanfeng Zheng*, et al. Highly Robust but Surface‐Active: N‐Heterocyclic Carbene‐Stabilized Au25 Nanocluster. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908983
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908983
11. Angew：Pyridinic-N-MoP位點協同作用：堿性溶液中析氫活性中心的確定
將過渡金屬磷化物（TMP）包裹在N摻雜的C材料中是提高HER電催化劑活性和穩定性的有效策略。然而，TMP與N摻雜的載體如何協同作用，并且哪種構型的N（吡啶N，吡咯N和石墨N）起主要作用仍然不清楚。近日，清華大學Chen Chen等報道了一種MoP納米顆粒包封在N摻雜碳空心球中（MoP@NCHSs）的HER電催化劑，其在堿性介質中顯示出優異的HER活性和穩定性。
實驗研究和理論計算結果表明，MoP與吡啶N的協同作用可以最有效地促進堿性介質中的HER; 它們的相互作用大大增加了N摻雜載體上的電子密度，從而加速了水分解。同時，在吡啶N-MoP相互作用位點，Mo的d帶中心降低，弱化了Mo-Hads鍵，且吡啶N抑制了OH*的強吸附。
Di Zhao, Kaian Sun, Chen Chen*, et al. Synergistically Interactive Pyridinic‐N‐MoP Sites: Identified Active Centers for Enhanced Hydrogen Evolution in Alkaline Solution. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI:10.1002/anie.201908760
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908760
12. Angew：原位光譜洞察雙金屬納米催化劑ORR性能增強的起源
在分子水平上理解氧還原反應（ORR）機理對合理設計和合成高能的燃料電池催化劑至關重要。表面增強拉曼光譜（SERS）是一種功能強大的技術，能夠檢測低波數范圍內表面物質的振動波動。
近日，廈門大學李劍鋒，程俊，浙江師范大學Xiao-Shun Zhou等合作，利用shell‐isolated納米顆粒增強拉曼光譜（SHINERS）研究了Pt3Co納米顆粒表面上的ORR過程。*OOH的直接光譜證據表明，ORR在酸性和堿性環境中都經歷了在Pt3Co上的締合機制。DFT計算表明弱的*O吸附源于Pt3Co表面的電子效應，并且可以用來解釋ORR活性增強的原因。該工作表明SHINERS是一種用于實時觀察催化過程的有前景的技術。
Ya-Hao Wang, Jia-Bo Le, Xiao-Shun Zhou*,Jun Cheng*, Jian-Feng Li*,et al. In situ Spectroscopic Insight into the Origin of the Enhanced Performance of Bimetallic nanocatalysts towards ORR. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908907
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908907
13. Angew：酞菁鈷催化劑水相電化學還原CO2和CO制甲醇
將CO2轉化為高價值的分子是近年來的研究熱點。電催化CO2還原成CO和甲酸已具有一定的基礎，現在面臨的挑戰是獲得更多的還原產品，如已經商業化的燃料甲醇。
近日，巴黎大學Marc Robert等發現鈷酞菁，這一常用的電化學CO2還原到CO的催化劑，可以在環境溫度、大氣壓下、水電解質中電催化CO2或CO制甲醇。在最佳條件下，CO2催化生成CH3OH的全局法拉第效率為19.5％，化學選擇性為7.5％。進一步研究發現，甲醛是關鍵的中間體，pH是影響選擇性的關鍵。
Etienne Boutin, Marc Robert*, et al. Aqueous Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide and Carbon Monoxide into Methanol with Cobalt Phthalocyanine. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909257
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909257
14. 中科大Angew：雙石墨N摻雜的類石墨烯顆粒高效HER
石墨烯基材料被認為是最有希望的析氫反應（HER）電催化劑，但目前仍然表現出差的電催化活性。近日，中科大Qianwang Chen等報道了一種類似石墨烯的材料，該材料在酸性條件下具有高的HER活性，達到10 mA cm-2的電流密度，過電位僅57 mV，Tafel斜率為44.6 mV dec-1，與現有的最先進的Pt/C催化劑相當。XANES和固體NMR研究表明，其具有雙石墨N摻雜在六元碳環中這一特征。DFT計算表明，這一獨特的摻雜結構有利于增強C-H鍵，從而使與兩個石墨N原子鍵合的碳原子成為HER的活性位點。
Zhiyu Lin, Yang Yang,Qianwang Chen*,et al.Dual Graphitic‐N Doping in One Six‐member C‐ring of Graphene Analogous Particles Enabled an Efficient Electrocatalyst toward Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908210
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908210
15. Angew：通過改變化學平衡在低壓反應體系中實現高效電化學固氮
近日，華南理工大學Haihui Wang，Liang-Xin Ding等報道了一種簡單有效的化學平衡調節策略，構建低壓電化學反應系統，提高電化學合成氨的效率。將氮氣還原反應從環境條件轉移到低壓環境的策略不僅可以加速N≡N三鍵的活化，而且可以有效地抑制析氫反應，同時促進氮的解離和擴散。
使用精心設計的Fe3Mo3C/C復合納米片作為氮還原催化劑的驗證實驗表明，低壓反應系統可以將法拉第電流效率提高一個數量級。此外，即使在0.7 MPa的低壓力下，低壓反應系統也可以大大降低氨合成反應的電池電壓（高達33％），這對降低電化學氨的能耗具有重要意義。
Hui Cheng, Peixin Cui, Liang-Xin Ding*, Haihui Wang*, et al. High Efficiency Electrochemical Nitrogen Fixation Achieved on a Low‐Pressure Reaction System by Changing Chemical Equilibrium. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910658
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910658
16. Angew：K+輔助活性氰基再生提高g-C3N4基催化劑光催化NRR性能
g-C3N4作為一類不含金屬的NRR光催化劑，具有低成本下大量合成的特征。重要的是，它可以很容易地官能化以增強光催化活性。然而，由于NRR的機理難以確定以及N缺陷的參與，使得g-C3N4基光催化劑用于NRR受到嚴重懷疑。近日，中科院固體物理所 Haimin Zhang，斯威本科技大學 Chenghua Sun，格里菲斯大學Huijun Zhao等多團隊合作，合成了氰基和K+嵌入改性的g-C3N4（mCNN）光催化劑，該催化劑具有寬的可見光收集能力和優異的光催化NRR活性（NH3產率：3.42mmol g-1h-1）。
作者將合成的mCNN用作模型光催化劑去理解涉及-C≡N型活性位點光催化NRR的機理。結合實驗和理論研究發現，mCNN中的-C≡N可以借助于插入的K+通過類似于Mars-van Krevelen過程的途徑再生。結果證實，氰基的再生不僅提高了光催化活性，維持了催化循環，而且穩定了光催化劑。該工作解決了g-C3N4基光催化劑應用于NRR的關鍵問題，這對通過缺陷工程提高g-C3N4基NRR光催化劑性能的未來發展非常有利。
Weikang Wang, Haimin Zhang*, Chenghua Sun*, Huijun Zhao*, et al. K+ Ion Assisted Regeneration of Active Cyano Groups in Carbon Nitride Nanoribbons for Visible‐Light Driven Photocatalytic Nitrogen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908640
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908640
17. 蘇州大學Angew：等離激元處理策略，實現SnS2納米片陣列高效的太陽能水氧化
光電化學（PEC）電池可以在太陽光照射下將水分解為氫氣和氧氣，這是解決能源和環境危機的有效途徑。然而，其應用仍然受到載流子復合和緩慢的析氧反應（OER）動力學的限制。近日，蘇州大學Liang Li等以SnS2為例（一種有前景的層狀光電半導體），提出了一種Ar等離激元處理策略，在SnS2納米片陣列表面附近引入SnS/SnS2 P-N異質結和O-S鍵，提高了光生電子-空穴對的分離效率，同時降低了OER過電位。
等離激元處理的SnS2納米片陣列的起始電位負向移位至0.16V（相對于RHE），1.23V的光電流密度提高至2.15mA cm-2，是原始SnS2的7倍。該工作展示了一種簡便的等離激元處理策略，用于調節能帶結構和表面化學狀態，以改善PEC性能。
Linxing Meng, Liang Li*,et al. Plasma Triggered O‐S Bond and P‐N Junction Near the Surface of SnS2 Nanosheet Array Enable Efficient Solar Water Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910510
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910510
18. Angew：NiCoOP NPs@MHCFs催化劑高效光催化CO2還原
高效的光催化CO2還原材料對于太陽能-碳燃料轉化是至關重要的。近日，新加坡南洋理工大學樓雄文，Sibo Wang等將高度分散的鎳鈷氧磷化物納米顆粒（NiCoOP NPs）限域在多通道中空碳纖維（MHCF）中，構建了NiCoOP NPs@MHCFs催化劑，用于高效的CO2光還原。該材料合成時涉及多步驟過程（即靜電紡絲，磷化和碳化），可容易地調節化學組成。
在NiCoOP NPs@MHCFs催化劑中，具有超小尺寸和高分散性的混合金屬氧磷化物NPs為氧化還原反應提供了豐富的催化活性位點。同時，具有高導電率和開口端的多通道空心碳基質可有效地促進質量/電荷轉移，改善CO2吸附并防止金屬氧磷化物NPs聚集。得益于獨特的結構和組成優點，經優化的異金屬氧磷化物催化劑體現出高的光催化CO2還原活性，CO生成速率為16.6 μ mol h-1（每0.1mg催化劑）。
Yan Wang, Sibo Wang,* and Xiong Wen (David) Lou*. Dispersed Nickel Cobalt Oxyphosphide Nanoparticles Confined in Multichannel Hollow Carbon Fibers for Photocatalytic CO2 Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909707
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909707
19. 王心晨Angew：利用缺電子單體優化氮化碳的聚合進而增強其光催化活性
自福州大學王心晨教授首次將g-C3N4用于光催化分解水以來，g-C3N4的設計合成、復合改性等一直是研究者關注的焦點。眾所周知，利用富N的單體，如氰胺、三聚氰胺和尿素等煅燒制得的氮化碳（PCN）在許多情況下結構相當混亂。
針對這一問題，福州大學王心晨教授、德國馬普所張貴剛博士等人利用熔融鹽（例如，NaCl，KCl）法，以缺電子單體（例如，5-氨基-四唑，核酸堿基）為原料在較為溫和的條件下制備了新的氮化碳同素異形體。值得注意的是，該方法能夠調控熱聚合動力學，進而調節氮化碳的局部結構，載流子傳輸性能，以及最為重要的HOMO和LUMO能級位置。結果表明，設計合成的NaK-PHI-A材料具有優越的光催化氧化還原活性，作者將其歸因于納米異質結構誘導的可見光吸收增強、載流子的分離傳輸加快。
Guigang Zhang, Minghui Liu, Tobias Heil, Spiros Zafeiratos, Aleksandr Savateev, Markus Antonietti, and Xinchen Wang.
Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,
DOI：10.1002/anie.201908322
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908322
20. 李燦AM綜述：用于人工光合作用的水氧化催化劑
水氧化是天然和人工光合作用的主要反應。開發高活性和穩定的水氧化催化劑（WOCs）是構建高效人工光合作用系統的關鍵，但它在基礎和應用方面仍面臨巨大挑戰。
近日，中科院大連化物所李燦等總結了分子催化劑和非均相納米粒子催化劑的最新發展，特別強調了仿生催化劑和WOCs與人工光系統的聯合。高效的人工光合作用很大程度上是基于對電荷動力學和反應機理有深入理解的基礎上，通過合理的界面工程將光捕獲材料和活性WOCs進行整合。
Sheng Ye, Can Li*, et al. Water Oxidation Catalysts for Artificial Photosynthesis. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201902069
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902069
21. 中科大吳宇恩AM：一種室溫下合成金屬單原子催化劑的新策略
單原子催化劑（SACs）具有最大的原子經濟性和各種催化領域的優異性能，引起材料科學的關注。然而，SACs常規的合成方法具有高能量消耗，程序復雜，金屬物質大量浪費和低產率等等問題，大大阻礙了它們的發展。近日，中科大吳宇恩等提出了一種簡單的懸空鍵捕獲策略，用于環境條件下，在易于接近的塊狀金屬（例如Fe，Co，Ni和Cu）構建SACs。
當將氧化石墨烯（GO）與金屬泡沫混合并在環境條件下干燥時，M0將電子轉移到GO上的懸空氧基團，并獲得Mδ+（0<δ<3）物種。同時，Mδ+與GO的表面氧懸空鍵配位形成M-O鍵。隨后，在超聲處理的幫助下，M-O鍵將金屬原子從金屬泡沫中拉出，得到M SAs/GO材料。這種室溫合成方法是一種多功能的平臺，可輕松低成本地制造SACs，這對它們的大規模生產和各種工業反應的實際應用至關重要。
Yunteng Qu, Yuen Wu*, et al. Ambient Synthesis of Single‐Atom Catalysts from Bulk Metal via Trapping of Atoms by Surface Dangling Bonds. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201904496
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904496
22. AM：甲醇轉化為烯烴（MTO）催化劑的最新進展
甲醇轉化為烯烴，作為C1化學中的一個重要反應，為從非石油資源（如天然氣和煤炭）生產基礎化學品提供了另一條路徑。甲醇-烯烴（MTO）催化是一項工藝開發，反應器設計和工藝盈利能力是必須考慮的關鍵因素。
基于高效催化劑和高的流化技術，大連化學物理研究所在2010年建成了世界上第一個MTO工廠，同時化學家們更深入地了解了反應機理和催化原理，促進了催化劑和工藝的不斷發展。近日，中科院大連化學物理研究所Zhongmin Liu，Peng Tian等總結了MTO催化劑開發的最新進展，重點介紹了SAPO-34優化催化劑的進展，以及對乙烯或丙烯具有優先選擇性的催化劑的開發研究。
Miao Yang, Peng Tian,* Zhongmin Liu*, et al. Recent Progress in Methanol‐to‐Olefins (MTO) Catalysts. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201902184
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902181
23. 西安交大AM：具有特殊調制帶結構的石墨碳氮化物中摻雜劑和缺陷的協同作用實現高效光催化析氧反應
電子結構極大地決定了半導體光催化劑的能帶結構和電荷載流子傳輸性質，從而決定了它們的光催化活性。近日，西安交通大學Shaohua Shen等通過簡單地在惰性氣氛中煅燒石墨碳氮化物（g-C3N4）和硼氫化鈉的混合物，同時將硼摻雜劑和氮缺陷引入了g-C3N4中。得到具有B摻雜和N缺陷的g-C3N4對光催化析氧反應表現出優異的活性，最高的氧氣釋放速率達561.2 μmolh-1g-1，遠高于先前報道的g-C3N4。
將B摻雜劑和N缺陷引入g-C3N4，使得g-C3N4導帶和價帶位置得到了調整，增強了可見光中的有效光學吸收和大大增加水氧化驅動力。此外，電子結構工程產生豐富的不飽和位點并誘導強烈的夾層C-N相互作用，導致有效的電子激發和加速的電荷傳輸。該工作展示了一種簡便的方法來設計g-C3N4的電子結構和帶結構，并同時引入摻雜劑和缺陷，用于高性能光催化析氧反應，為高效光催化設計提供了參考。
Daming Zhao, Shaohua Shen*, et al. Synergy of Dopants and Defects in Graphitic Carbon Nitride with Exceptionally Modulated Band Structures for Efficient Photocatalytic Oxygen Evolution. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903545
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903545
24. 大連化物所Chemical Reviews: TiO2表面的單分子光催化
異質光催化已經在光伏電池、光解水、污染物的光降解等諸多領域得到了廣泛應用。因此，在過去的十幾年里，這些重要的光催化過程，尤其是發生在TiO2上的光催化過程的反應機理已經通過多種表面科學手段得到了深入全面的研究。在本文中，大連化物所的Xueming Yang等對使用掃描電鏡技術輔助的表面科學手段進行TiO2單晶表面上單分子光化學研究的相關成果進行了總結概括。
文章首先討論了TiO2不同晶面對于光催化性能的影響，這是TiO2光催化的基礎。然后，作者展示了多種重要分子（如水分子、乙醇和醛類化合物等）在TiO2模型表面上的單分子降解過程來說明鍵的斷裂以及吸附點和吸附狀態在TiO2光催化中的作用。最后，文章簡要探討了TiO2單分子光催化領域所面臨的機遇與挑戰。
Qing Guo, Xueming Yang et al, Single Molecule Photocatalysis on TiO2 Surfaces, Chemical Reviews, 2019
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00226
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00226
25. ACS catal.：硫化錫氧化物高效高選擇性催化CH4氯化制CH3Cl
甲烷（CH4）氯化是將CH4轉化為更有價值的化學物質的有吸引力的途徑。CH4氯化選擇性形成氯甲烷（CH3Cl）是一個關鍵的過程，但自由基反應很難實現高選擇性。近日，韓國化學技術研究所Ho-Jeong Chae等將硫化氧化錫（STO）用于催化CH4氣相氯化。
實驗發現，STO催化劑可高轉化率，并高選擇性（> 96％）催化CH4氯化制CH3Cl。進一步研究發現，STO上的Sn和表面硫酸鹽基團的相互作用產生的強路易斯酸位點是高選擇性CH4轉化的關鍵。DFT計算進一步表明，與SnO2和硫化氧化鋯催化劑相比，STO表面可以以異溶劑方式活化更多的Cl2分子，使得STO具有更好的催化性能。
Youngmin Kim, Jip Kim, Ho-Jeong Chae*, et al. Sulfated Tin Oxide as Highly Selective Catalyst for the Chlorination of Methane to Methyl Chloride. ACS catal., 2019
DOI: 10.1021/acscatal.9b02645
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b02645
26. Sci Bull. 綜述：金屬氧化物陣列光陽極應用于光電化學電池分解水
能源短缺與環境污染是21世紀人類在可持續發展道路上的兩大挑戰。隨著化石燃料消耗的日益增加，燃燒伴隨著大量二氧化碳的排出，全球變暖和氣候變化日益加劇。因此，尋找清潔和可再生能源對社會的可持續發展具有重要意義，氫能源正是這樣一種新的潔凈能源。
光電化學(PEC)電池分解水制氫技術是一種清潔有力的可再生氫能源的生產技術，通過收集來自太陽光并使用水作為原料，為可持續氫燃料研究提供一條非常有前景的途徑。當金屬氧化物制備光電陽極用于PEC電池時，材料的電導率低和載流子擴散長度短，寬帶隙金屬氧化物材料(如TiO2和ZnO)對可見光吸收范圍小，窄帶隙金屬氧化物材料則(如Fe3O4和BiVO4)無法達到相應的析氫電位，這一系列缺陷嚴重制約了金屬氧化物在PEC水分解方面的應用。為了解決這些問題，近年來，科研工作者們通過元素摻雜進行化學表面改性、氮化、共催化劑沉積、超薄覆蓋層保護、錨定有機染料、等離子體或量子點負載，以及制備光電極納米結構材料等策略來解決材料的局限性，均取得良好效果。
近期，該領域著名專家丘勇才教授、潘爭輝博士、陳海寧副教授、郭林教授、范智勇教授、楊世和教授等共同撰寫了綜述文章“Current progress in developing metal oxide nanoarrays-based photoanodes for photoelectrochemical water splitting”，總結了近年來金屬氧化物陣列光陽極在光電化學電池水分解方面的發展和應用。
文章首先從PEC電池的工作機理入手，簡單地介紹了PEC電池的起源、結構、組成、工作條件等，為了讓讀者更加清晰了解PEC性能評價標準，文章詳細地列舉出了涉及PEC相關的各種計算步驟，為后文各種材料的PEC性能對比提供了理論基礎。緊接著文章總結了眾多金屬氧化物陣列的制備方法及其生長機理，并對其中幾種常見金屬氧化物陣列(TiO2、ZnO、WO3、α-Fe2O3、BiVO4等)進行了重點描述。特別是，對于制備核/殼金屬氧化物陣列結構，作者指出，引入不同的構型(圖1)可以減少電子-空穴對的復合，提高電子傳輸速率，進而提高它們的光電催化性能。文章最后分類綜述了包括TiO2、ZnO、WO3、Fe2O3、BiVO4等多種金屬氧化物光陽極的各種形貌陣列在PEC電池方面的應用，包括納米片陣列、納米棒陣列、納米管陣列、納米線陣列等。研究表明，各種形貌設計和改性在一定程度上可以提升金屬氧化物的光電催化性能。
作者認為，為了進一步提升金屬氧化物光陽極的光電催化性能和穩定性，尋找低過電位、高抗光腐蝕性能的共催化劑，發展各式能減少電子-空穴對的復合和提高電子傳輸速率的異質結構型，集成光伏器件和PEC電池等將是未來開發高性能、穩定光陽極有效途徑。
Yongcai Qiu, Zhenghui Pan, Haining Chen, Daiqi Ye, Lin Guo, Zhiyong Fan, Shihe Yang. Current progress in developing metal oxide nanoarrays-based photoanodes for photoelectrochemical water splitting. Science Bulletin, 2019, 64(18)1348-1380，
DOI: 10.1016/j.scib.2019.07.017
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319304141
27. JMCA: Cu摻雜調控Co2P催化劑的形貌和電子結構，提高ORR性能
Co2P具有低成本和優異的析氧性能，可被用作鋅空氣電池空氣電極的催化劑，但其氧還原催化活性較低的問題需要被解決。最近，天津大學的何春年教授和劉恩佐教授課題組以石墨烯為載體，通過Cu摻雜來調節Co2P的微觀形貌和電子結構，制備的石墨烯負載Cu摻雜Co2P催化劑具有很好的氧還原性能。
通過測試發現均勻摻雜在Co2P顆粒中的Cu提高了Co3+的比例，而且N、P摻雜的石墨烯載體具有豐富的活性位點，催化劑的ORR性能明顯提高。當Cu摻雜量為7.1%時，7.1%Cu-Co2P@2D-NPC催化劑的性能最好，其性能與Pt/C接近，ORR過程中轉移電子數n為3.8，且氧還原催化活性比較穩定。以其為空氣電極組裝的水系鋅空電池和全固態柔性鋅空電池的功率密度分別高達236.1 mW/cm2和51mW/cm2的功率密度。
Lechen Diao, Tao Yang, Biao Chen, Biao Zhang, Naiqin Zhao, Chunsheng Shi, Enzuo Liu*, Liying Ma, and Chunnian He*. Electronic Reconfiguration of Co2P Induced by Cu Doping Enhancing Oxygen Reduction Reaction Activity in Zinc–Air Batteries, Journal of Materials Chemistry A. 2019.
DOI: 10.1039/C9TA07652B
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07652b#!divAbstract
28. Nanoscale: C-CoP中空微孔納米籠用作高效的雙功能電解水催化劑
在能源短缺和環境污染的雙重壓力下，氫能作為綠色清潔可持續的能源是社會發展的重要方向。制備可以同時催化OER和HER兩個半反應的雙功能電催化劑對電解水生產氫能具有重要意義。傳統的貴金屬催化劑價格高昂，儲量有限且穩定性較差，因此發展一種經濟、高效和穩定的非貴金屬雙功能電解水催化劑對氫能的廣泛應用至關重要。
廣東工業大學的余林教授團隊通過裂解普魯士藍類前驅體和磷化處理，制備了炭包覆的CoP中空微孔納米籠（C-CoP-1/12），在堿性環境下，該催化劑具有優異的電催化性能，在電流密度為10mA/cm2的條件下過電勢很低，HER和OER半反應的過電勢分別為173mV和333mV，總的驅動電壓僅為1.650V，并且24h內催化性能保持穩定。制備的炭包覆非貴金屬磷化物催化劑有望用于電解水的電極材料，該方法為制備低成本、高活性和穩定性的催化劑提供了一種新的思路。
Wanping Li, Gao Cheng, Ming Sun, Zhaoxuan Wu, Guanliang Liu, Dangsheng Su, Bang Lan, Shixin Mai, Liya Chen and Lin Yu*. C-CoP hollow microporous nanocages based on phosphating regulation: a high-performance bifunctional electrocatalyst for overall water splitting. Nanoscale, 2019.
DOI: 10.1039/C9NR05061B
