1.韓布興院士團隊Nature Commun：電催化硝酸鹽還原串聯合成肼
氮氧化物（NOx）在氮循環體系中非常重要，是使用清潔電力并且進行可再生合成高附加值化學品的原料。但是如何通過精確構筑N-N單鍵，選擇性的將NOx轉化為多氮產物（比如N2H4）是個巨大的挑戰。
有鑒于此，中國科學院化學所韓布興院士、孫曉甫研究員等報道在溫和反應條件實現電化學NOx轉化為NH3，隨后通過酮介導將NH3轉化為N2H4。
本文要點
1）這個反應實現了令人印象深刻的NOx-N2H4選擇性（選擇性達到88.7%）。研究了酮介導N-N偶聯反應機理，發現二苯乙烯酮（Diphenyl ketone）是個效果很好的介導分子，具有合適的立體結構和共軛效應，能夠可控進行N-N偶聯。乙腈溶劑能夠通過氫鍵作用穩定和活化關鍵的亞胺中間體。
2）實驗結果說明WO3催化劑形成的Ph2CN*中間體作為單體，通過晶格氧的脫氫機理，能夠高選擇性的進行N-N偶聯。WO3催化劑和DPK介導分子具有非常好的循環性，因此能夠作為一種具有前景的N2H4綠色合成工藝。
參考文獻
Jia, S., Zhang, L., Liu, H. et al. Upgrading of nitrate to hydrazine through cascading electrocatalytic ammonia production with controllable N-N coupling. Nat Commun 15, 8567 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-52825-1
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52825-1
2.Nature Commun：調節Ni-分子篩的金屬載體相互作用增強甲烷重整穩定性
鎳基催化劑具有非常高的甲烷干法重整（DRM）催化活性，但是因為燒結和/或積碳導致鎳催化劑迅速失活。
有鑒于此，美國橡樹嶺國家實驗室Felipe Polo-Garzon等報道提出了一種直接的方法，通過加強金屬-載體相互作用來錨定分散的鎳位點，從而使鎳活性位點嵌入脫鋁的β沸石中，具有優異的穩定性和DRM催化反應速率。
本文要點
1）樣品的制備過程包括脫鋁β分子篩和硝酸鎳混合物固態研磨，然后在精確控制的氣流條件下煅燒。結合原位XAS和從頭計算模擬，說明催化劑合成過程中有效去除副產物能夠加強Ni-Si相互作用，從而在運行100小時后抑制結焦和燒結。
2）瞬態同位素動力學實驗揭示了鎳物種的TOF差異，并解釋了催化反應性能的變化趨勢。這項工作建立了非常簡單的合成方案，有助于沸石負載鎳位點中金屬-載體相互作用的影響的基本理解，能夠促進人們研究如何調整相互作用得到性能優異的DRM性能。
參考文獻
Zhang, J., Li, Y., Song, H. et al. Tuning metal-support interactions in nickel–zeolite catalysts leads to enhanced stability during dry reforming of methane. Nat Commun 15, 8566 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50729-8
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50729-8
3.浙江大學Nature Commun：能夠化學循環且性能類似聚氯乙烯的塑料
聚氯乙烯（PVC）是世界上第三大制造最廣泛的熱塑性塑料，但回收率最低。可解聚回單體的類PVC塑料的開發有助于循環塑料經濟，但尚未被利用。
有鑒于此，浙江大學張興宏教授、張成建副研究員等報道通過環酐（cyclic anhydride）與三氯乙醛（chloral）的可逆共聚開發了一系列化學可回收塑料。
本文要點
1）在溫和條件下，使用陰離子或陽離子共聚得到高效率，這個方法能夠從多種商業化的單體原料產生具有結構和性能可調控的聚酯。值得注意的是，這些聚酯的機械性能達到PVC和聚苯乙烯。由于氯化物的含量高，此類聚酯與PVC一樣具有阻燃性。
2）非常重要的是，由于共聚的可逆性，這些聚酯可以在高溫下解聚回起始單體，從而實現循環經濟。由于易于獲得的單體、合成過程簡單、性能優異和實用的可回收，因此聚合物具有廣闊的應用前景。
參考文獻
Zhang, X., Feng, X., Guo, W. et al. Chemically recyclable polyvinyl chloride-like plastics. Nat Commun 15, 8536 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-52852-y
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52852-y
4.大連化物所JACS：RTaON2模型光催化的反應動力學
光催化是一個復雜的過程，涉及多種物理和化學因素，而且在不同的時間和空間尺度上產生作用。確定影響光催化劑性能的主要因素是光催化領域的關鍵挑戰之一。
有鑒于此，中國科學院大連化物所章福祥研究員等報道合成了一系列具有不同A位稀土原子（R=Pr、Nd、Sm和Gd）的鈣鈦礦RTaON2半導體作為模型光催化劑，討論A位元素調控影響其局部結構以及物理和化學性質，并且深入了解光催化Z方案全水分解（OWS）中的速率決定步驟。
本文要點
1）研究發現，隨著A位陽離子離子半徑的減小，RTaON2化合物表現出光吸收的連續藍移，并伴隨著光生載流子壽命的縮短，這表明A位原子對光吸收和電荷分離過程有顯著影響。另一方面，發現A位原子取代顯著調控價帶位置和表面氧化動力學。
2）通過使用Pt改性的RTaON2作為析氫光催化劑，發現光催化Z方案OWS在其上產氫的活性是由其表面氧化過程決定的，而不是由光吸收或電荷分離決定的。這項研究首次對光催化Z方案OWS過程中的速率決定步驟給出了實驗結果演示，對其他高效太陽能到化學能轉換系統的設計和開發具有指導意義。
參考文獻
Hai Zou, Yu Qi, Shiwen Du, Yunfeng Bao, Xueshang Xin, Wenjun Fan, Yejun Xiao, Shengye Jin, Zhaochi Feng, and Fuxiang Zhang*, Insight into the Rate-Determining Step in Photocatalytic Z-Scheme Overall Water Splitting by Employing A Series of Perovskite RTaON2 (R = Pr, Nd, Sm, and Gd) as Model Photocatalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c08001
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08001
5.上海交大&上海科技&同濟大學JACS：手性Ag電催化還原CO2制備多碳產物
使用Cu之外的催化劑電催化還原CO2制備多碳化合物具有挑戰。Ag催化劑是常見的金屬催化劑，能夠電催化還原CO2生成CO。目前，由于C-C偶聯反應的*OCCO中間體能壘非常高，因此C-C偶聯反應難以發生，導致還沒有文獻能夠使用Ag催化還原CO2生成多碳產物。
有鑒于此，上海交通大學車順愛教授、韓璐教授、田長麟教授、Yuxi Fang、上海科技大學馬延航副教授、同濟大學段瑛瀅等報道手性Ag納米結構催化劑薄膜CNAFs（chiral nanostructured Ag films）能夠調節形成平行的電子自旋，促進生成三重態OCCO中間體，納米結構的螺旋晶格能夠降低*OCCO的反應能量，促進C-C偶聯和*OCCO加氫生成C2+產物。
本文要點
1）使用苯丙氨酸作為打破對稱性的試劑，通過電化學沉積法制備螺旋晶格畸變CNAFs納米片。在12.5atm CO2的KHCO3電解液進行電催化，生成C2+產物的法拉第效率達到~4.7%，生成的C2+產物包括C2H4, C2H6, C3H8, C2H5OH, CH3COOH。
2）這項研究發現手性納米結構材料能夠調節催化反應的功能，促進生成三重態中間體和產物。
參考文獻
Wanning Zhang, Jing Ai, Tianwei Ouyang, Lu Yu, Aokun Liu, Lu Han*, Yingying Duan*, Changlin Tian*, Chaoyang Chu, Yanhang Ma*, Shunai Che*, and Yuxi Fang*, Chiral Nanostructured Ag Films for Multicarbon Products from CO2 Electroreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c08445
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08445
6.大連化物所&上海硅酸鹽研究所Angew：設計雙原子OER催化劑
雙原子催化劑，特別是那些具有異核活性位點的催化劑，最近因其在具有相對較高能量勢壘的反應（如析氧反應）中優于單原子催化劑而受到廣泛關注。異核雙原子催化劑的合理設計和合成具有巨大的意義，但迄今為止，由于結構和催化性能之間缺乏明確的相關性，一直受到困擾。
有鑒于此，中國科學院大連化物所彭章泉研究員、許軍元副研究員、中國科學院上海硅酸鹽研究所宋二紅副研究員等報道了使用大環分子前體約束的策略，在碳材料載體上修飾一系列過渡金屬（MT、Ni、Co、Fe、Mn或Cu）-貴金屬（Mn、Ir或Ru）雜雙原子OER催化劑。
本文要點
1）觀察發現一個顯著的催化活性變化趨勢：Cu-MN<MN-MN<Fe-MN<MN<Co-MN<Ni-MN。然而，反應的途徑沒有改變，仍然遵循傳統的吸附反應機制。MT原子對性能的影響可能源于關鍵中間體（即*OH、*O和 或*ooh）的不同吸附 解吸行為，說明Δg*< span>OOH-ΔG*OH可以作為催化活性的描述符。
2）這項工作提供了合成具有獨特配位結構和不同組成的雙原子活性位點的策略，有助于深入研究催化機理，有可能通過進一步優化，發展用于OER的雙原子催化劑。
參考文獻
Nanfeng Xu, Yuxiang Jin, Qiunan Liu, Meng Yu, Xiao Wang, Chao Wang, Wei Tu, Zhirong Zhang, Zhigang Geng, Kazu Suenaga, Fangyi Cheng, Erhong Song, Zhangquan Peng, Junyuan Xu, Rational Design of Diatomic Active Sites for Elucidating Oxygen Evolution Reaction Performance Trends, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413749
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413749
7.南京大學Angew：Ni作為助催化劑促進光電催化醇氧化
使用生物質氧化反應代替水氧化反應是實現生物質轉化和有效制氫的最佳方法。有鑒于此，南京大學李朝升教授等報道修飾NiOOH助催化劑的Fe2O3光陽極進行光電化學氧化，將5-羥甲基糠醛（HMF）氧化為2,5-呋喃二甲酸（FDCA），表現了優異的性能。
本文要點
1）HMF的轉化效率達到98.5%，而FDCA的選擇性為94.2%。研究發現HMF是通過鎳基催化劑的高價相的自發質子耦合電子轉移（PCET）過程氧化的。高價相物種的懸掛氧和橋接氧充當質子接受位點。
2）催化劑和醇之間的脫質子化鍵離解自由能的差值是PCET過程的熱力學觸發因素。這項研究為醇氧化反應的機理提供合理解釋，有利于設計生物質轉化體系。
參考文獻
Bin Gao, Xiaowei Mu, Jianyong Feng, Huiting Huang, Jianming Liu, Wangxi Liu, Zhigang Zou, Zhaosheng Li, Proton-Coupled Electron Transfer in Photoelectrochemical Alcohol Oxidation Enhanced by Nickel-based Cocatalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413298
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413298
8.北京航空航天大學Adv Mater：PbSnS2熱電晶體的載流子和聲子
同時優化n型和p型熱電材料有利于器件的實際應用。作為一種新興的熱電材料，PbSnS2因其獨特的載流子和聲子輸運特性而表現出極具競爭力的熱電性能。
有鑒于此，北京航空航天大學趙立東教授、Qing Tan、朱英才副教授等為了促進這種低成本熱電材料的利用，通過Na摻雜和Se合金化合成并優化了p型PbSnS2晶體。由此產生的熱電輸運特性與n型晶體的報道存在顯著差異，因此作者從不同角度比較和分析n型（摻雜Cl）和p型（摻雜Na）PbSnS2晶體。
本文要點
1）與Na摻雜相比，Cl摻雜的“費米釘扎”效應較弱，雜質電離能較低，導致摻雜效率較高。n型和p型晶體中不同的最佳性能方向可歸因于導帶最小值（CBM）和價帶最大值（VBM）附近不同的電荷密度分布。
2）由于其扭曲NaCl結構的低對稱性和強烈的非諧性，n型和p型晶體都表現出超低的晶格熱導率。這項工作對PbSnS2晶體進行全面分析，為進一步的性能優化和器件組裝提供基礎，也為層狀熱電材料的研究提供了線索。
參考文獻
Shaoping Zhan, Shulin Bai, Yuting Qiu, Lei Zheng, Sining Wang, Yingcai Zhu, Qing Tan, Li-Dong Zhao, Insight into Carrier and Phonon Transports of PbSnS2 Crystals, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202412967
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412967
