豐田公司，是一家家喻戶曉日本汽車制造公司，產(chǎn)品范圍涉及汽車、鋼鐵、機(jī)床、電子、紡織機(jī)械、纖維織品、家庭日用品、化工、建筑機(jī)械及建筑業(yè)等。近年來，公司研發(fā)團(tuán)隊在能源、電池等領(lǐng)域取得了許多突出的成績，近期甚至在催化領(lǐng)域也是動作頻繁，先后在Nature子刊、JCAS、Angew等頂尖期刊上發(fā)表文章，內(nèi)容涉及光驅(qū)動CO2還原、單原子催化劑概述、ORR催化計以及金屬化合物-酶催化劑的設(shè)計。現(xiàn)整理如下，供大家借鑒學(xué)習(xí)！
1. Nature Catal.綜述：為將來的汽車應(yīng)用開發(fā)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(yīng)，自20世紀(jì)70年代以來被廣泛研究。近日，豐田中央研發(fā)實驗室Shougo Higashi總結(jié)了最先進(jìn)的CO氧化催化劑的發(fā)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(xì)研究對發(fā)展高質(zhì)量催化劑的重要性。作者發(fā)現(xiàn)化學(xué)家們在通過調(diào)整化學(xué)勢實現(xiàn)高性能催化效果上做了許多工作，包括控制合金的尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和程度來改變電子結(jié)構(gòu)，調(diào)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(xiàn)代催化研究中一個缺失的環(huán)節(jié)，即汽車催化劑的未來發(fā)展和必須解決的相關(guān)問題，以實現(xiàn)可持續(xù)和綠色發(fā)展。
Atsushi Beniya and Shougo Higashi*. Towardsdense 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. Nat. Commun.：中性pH下的高性能析氧催化劑用于光驅(qū)動CO2還原
太陽光驅(qū)動的二氧化碳（CO2）還原效率受到中性pH條件下析氧反應(yīng)動力學(xué)緩慢的極大限制。目前用于堿性溶液中析氧反應(yīng)的非貴金屬氧化物催化劑在中性溶液中的性能較差。近日，豐田北美研究所Chen Ling等報道了一種在中性pH下具有高活性和高穩(wěn)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(shù)量級。使用Sr2GaCoO5催化析氧，聯(lián)合CO2還原，實現(xiàn)了13.9％效率，且在19小時的運(yùn)行中沒有明顯的性能下降。該工作不僅創(chuàng)造了陽光驅(qū)動的CO2還原效率的記錄，而且為實現(xiàn)實用的CO2還原系統(tǒng)開辟了新的機(jī)遇。
Li Qin Zhou, Chen Ling*, et al. A high-performance oxygen evolution catalyst in neutral-pH for sunlight-driven CO2reduction. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12009-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12009-8
3. JACS：SnOx/Pt-Cu-Ni催化劑雙位點串聯(lián)機(jī)制促進(jìn)ORR反應(yīng)
設(shè)計高活性氧氣還原反應(yīng)(ORR)催化劑是提高燃料電池經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。以往的研究主要集中在Pt基合金催化劑上，其表面Pt是唯一的活性位點。近日，阿克倫大學(xué)Zhenmeng Peng，北美豐田研究院Hongfei Jia等多團(tuán)隊合作，報道了利用雙活性位點進(jìn)行ORR的新概念，并通過合成SnOx/Pt-Cu-Ni異質(zhì)結(jié)催化劑證明了該方法的有效性。與純Pt-Cu-Ni催化劑相比，其表觀比活性最大增強(qiáng)了40%，對應(yīng)于界面位置上的10倍增強(qiáng)。進(jìn)一步研究表明，變化的雙位點串聯(lián)機(jī)理：其中前兩個步驟發(fā)生在SnOx位點，其余步驟發(fā)生在相鄰的Pt位點，使得能壘顯著降低，從而提高了ORR活性。
Xiaochen Shen, Hongfei Jia,* Zhenmeng Peng*,et al. Dual-site cascade oxygen reduction mechanism on SnOx/Pt-Cu-Nifor promoting reaction kinetics. Journal of the American Chemical Society,2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b02286
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b02286
4. Angew：乙醇脫氫酶與銠修飾的周期性介孔有機(jī)硅協(xié)同作用，提高催化活性
金屬絡(luò)合物催化劑和酶的聯(lián)合使用是一個有吸引力的概念，但通常會導(dǎo)致共同失活。近日，日本豐田中央研究所Shinji Inagaki團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)雙吡啶基周期性介孔有機(jī)硅(BPy-PMO)固定的銠(Rh)化合物在模型蛋白牛血清蛋白(BSA)存在下體現(xiàn)出高的轉(zhuǎn)移氫化催化活性，而均相下的Rh化合物因與BSA的直接相互作用而導(dǎo)致活性降低。
用較小的蛋白質(zhì)或氨基酸代替BSA，BPy-PMO體現(xiàn)出明顯的尺寸篩分效應(yīng)，避免Rh催化劑受直接相互作用。將Rh固定在BPy-PMO的催化劑與馬肝醇脫氫酶(HLADH)結(jié)合使用，成功地促進(jìn)了NAD+經(jīng)過轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)得到具有高對映選擇性的NADH，再進(jìn)一步對4-苯基-2-丁酮進(jìn)行不對稱加氫這一順序反應(yīng)。這說明Rh固定在BPy-PMO的催化劑與HLADH具有很好的兼容性。該工作使用BPy-PMO作為金屬化合物的載體，提高了金屬催化劑與酶的兼容性，為設(shè)計金屬化合物-酶催化劑提供了思路。
Tomoki Himiyama, Shinji Inagaki,* et al. Cooperative Catalysis of an Alcohol Dehydrogenase andRhodium-Modified Periodic Mesoporous Organosilica. Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201904116
https://doi.org/10.1002/anie.201904116
