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1. Nature Commun.：單原子Ru與CoFe-LDHs電子耦合提高OER性能
單原子催化劑在異相催化和電催化中體現出高活性和高選擇性。然而，單原子的活性、穩定性及單原子與載體之間的相互作用仍然是個謎。近日，北京化工大學Xiaoming Sun、Wen Liu及俄勒岡州立大學Zhenxing Feng等多團隊合作，合成了單原子Ru催化劑錨定在CoFe層狀雙金屬氫氧化物上的產催化劑（Ru/CoFe-LDHs），該催化劑Ru和層狀雙金屬氫氧化物之間存在著強的電子耦合。Ru負載量為0.45 wt.%，Ru/CoFe-LDHs催化劑具有高的OER性能，電流密度為10 mA cm?2時，過電位僅198 mV，Tafel斜率為39 mVdec–1。進一步研究發現，由于強的耦合作用，Ru即便在高的過電位依然保持4+氧化態，這使得該催化劑具有高的活性和穩定性。
Pengsong Li, ZhenxingFeng*, Wen Liu*, Xiaoming Sun*, et al. Boosting oxygen evolution ofsingle-atomic ruthenium through electronic coupling with cobalt-iron layereddouble hydroxides. Nat. Commun.,2019
DOI: 10.1038/s41467-019-09666-0
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09666-0
2. 密歇根大學Nature Commun.：調節電催化CO2還原的機理
高效電催化CO2還原成單一產物對太陽能燃料的發展至關重要。將分子催化劑（例如：酞菁鈷，CoPc）封裝在配位聚合物（例如：聚-4-乙烯吡啶）能大大提高CO2還原的活性和選擇性。近日，密歇根大學Charles C.L. McCrory團隊采用同位素效應（KIE）和質子庫存研究解釋觀察到的聚合物包裹后反應活性和選擇性的提高。作者發現，吡啶基/吡啶- CoPc軸向配位形成五配位物種改變了CO2還原機制中的決速步，使得催化劑-聚合物復合材料活性增加。此外，CoPc在聚合物中，質子傳輸到Co中心由質子傳遞機制控制，大大抑制了析氫反應。
Yingshuo Liu and CharlesC.L. McCrory *. Modulating the mechanism of electrocatalytic CO2 reductionby cobalt phthalocyanine through polymer coordination and encapsulation. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-09626-8
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09626-8
3. 樓雄文Angew：超細SnO2量子線高效CO2RR制HCOOH
電催化CO2還原制高價值產品有望緩解CO2排放帶來的環境問題。雖然調節晶界(GBs)控制反應中間體的結合能，加快CO2RR速率廣為報道，但是明確GBs與加快小尺寸納米材料速率之間的關系仍然具有挑戰。近日，新加坡南洋理工大學樓雄文等團隊合作，合成了表面富含GBs，由單個量子點組成的小于2 nm的SnO2的量子線（QWs）。實驗發現，SnO2 QWs能高效電催化CO2RR，具有高的電流密度，得到HCOOH的法拉第效率大于80%，C1產物法拉第效率大于90%；在寬的電位窗內能量效率大于50%，最高法拉第效率和能量效率分別可達87.3%和52.7%。
Subiao Liu, Xiong Wen (David) Lou,* et al.EfficientElectrochemical Reduction of CO2 to HCOOH over Sub-2 nm SnO2 Quantum Wires with Exposed Grain Boundaries. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI:10.1002/anie.201903613
https://doi.org/10.1002/anie.201903613
4. 武漢大學AM：Co3S4/EC-MOF復合材料高效電解水
將有穩定的孔隙結構、表面積大、不飽和金屬位點多的MOFs直接用作電化學活性材料是非常可取的，但是MOFs差的電導性以及低的活性位點可接觸性大大阻礙其實際應用。近日，武漢大學Wei Luo及ShengliChen團隊報道了一種通用的氣相法，用形態多樣的金屬羥基氟化物做自犧牲模板，在導電碳布(CC)上長有序的MOFs。進一步用Co3S4對該復合材料進行修飾，得到Co3S4/EC-MOF復合材料；Co3S4/EC-MOF具有高的HER和OER性能，過電位分別為84和226 mV即可達到10 mA cm?2的電流密度。DFT計算和進一步實驗表明，Co3S4物種和MOF之間的電子轉移降低Co d帶的電子密度，優化了Co的吸附性能。
TengLiu, Shengli Chen,* Wei Luo*, et al.Self-Sacrificial Template-Directed Vapor-Phase Growth of MOF Assemblies and Surface Vulcanization for Efficient Water Splitting. Adv. Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201806672
https://doi.org/10.1002/adma.201806672
5. 清華大學張強AM：Co?Nx?C位點和含氧官能團協同作用助力H2O2高效電合成
H2O2是許多化學反應常用的綠色氧化劑，電催化還原O2是一條環保的制H2O2的途徑。然而，氧氣還原反應（ORR）動力學緩慢，且多數電催化劑還原O2主產物為H2O。近日，清華大學張強團隊提出了一種協同策略用于制備高ORR活性和高H2O2選擇性電催化劑。作者合成了Co?Nx?C位點和含氧官能團共修飾C基電催化劑（Co–POC–O），實驗發現，該催化劑能高效電合成H2O2，在O2飽和的0.10 M KOH溶液中選擇性高達80%，ORR電位在1 mA cm?2時為0.79 V（相對于RHE）。進一步機理研究表明，Co?Nx?C位點和含氧官能團分別對電催化生成H2O2的活性和選擇性起著重要的作用。
Bo-QuanLi, Qiang Zhang*, et al.Electrosynthesis of HydrogenPeroxide Synergistically Catalyzed by Atomic Co–Nx–C Sites and Oxygen Functional Groups in Noble-Metal-Free Electrocatalysts. Adv. Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201808173
https://doi.org/10.1002/adma.201808173
6. 中科大章根強AM：NiCoFe三金屬基MOFs直接用作電催化劑高效OER
金屬有機框架（MOFs）因其獨特的結構特點有望應用于電催化等領域而備受關注。然而，由于控制MOFs的維數、組成和形貌非常困難，使得直接將MOFs用于O2電催化具有挑戰。近日，中科大章根強等團隊合作，合成了類似泡沫結構的NiCoFe基三金屬MOF，并將該MOF直接用作堿性條件下OER催化劑。該催化劑具有高的OER性能，(Ni2Co1)0.925Fe0.075-MOF-NF催化劑在電流密度為10 mA cm?2時，最低過電位僅257 mV，Tafel斜率為41.3 mV dec?1，且具有高的耐久性。更重要的是，作者通過表征OER過程的中間體來揭露高活性的起源，證實了電化學轉換的金屬氫氧化物和金屬氫氧氧化物是活性物種。
Qizhu Qian, Genqiang Zhang*, et al.Ambient Fast Synthesisand Active Sites Deciphering of Hierarchical Foam-Like Trimetal–OrganicFramework Nanostructuresas a Platform for Highly Efficient Oxygen Evolution Electrocatalysis. Adv. Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201901139
https://doi.org/10.1002/adma.201901139
7. 中山大學AM：NiS納米點優化NiTe納米陣列界面電子結構提高OER性能
界面工程是調控材料物理和化學性質的重要策略。然而，構建明確的能高效OER的納米界面仍然是一個挑戰。近日，中山大學李光琴等多團隊合作，制備了負載在泡沫Ni上的十字柱狀NiTe納米陣列，并通過離子交換構建了NiTe/NiS納米界面。實驗發現，NiTe/NiS催化劑具有高的OER性能，在1.0 M KOH中，電流密度為100 mA cm?2時，過電位僅257 mV，Tafel為49 mV dec?1。進一步理論計算和實驗研究表明，納米界面上強的電子相互作用誘導電子結構調整，優化了*OOH中間體結合能，從而提高了OER性能。
ZiqianXue, Guangqin Li*, et al.Interfacial Electronic Structure Modulation of NiTe Nanoarrays with NiS Nanodots Facilitates Electrocatalytic Oxygen Evolution. Adv.Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201900430
https://doi.org/10.1002/adma.201900430
8. Nature Commun.：MoSe2與鈣鈦礦的異質結構用于水分解
韓國蔚山國家科學技術研究所（UNIST）HyesungPark、Sang Kyu Kwak與 Guntae Kim團隊設計了一種復合鈣鈦礦氧化物-TMD異質結構，由MoSe2、La0.5Sr0.5CoO3-δ（LSC）和科琴黑（KB）組成，用于整體水電解的雙功能電催化劑。在LSC和MoSe2異質結構的形成過程中觀察到MoSe2（從2H-到1T-MoSe2）的原位局部相變，和更親電的LSC，這是由于從Co到Mo發生的自發電子轉移，使得Co離子得到部分氧化。這種電荷轉移有望增強MoSe2固有電導率和增加LSC中Co-O和Co-OH的量，可以增強水分解催化活性。這些協同效應一起作用，使氫和氧析出反應的電化學活性顯著提高。該異質結構在高電流密度100 mA cm-2下1000 h內表現出優異的總水電解穩定性。
NamKhen Oh, Changmin Kim, Junghyun Lee, Ohhun Kwon, Yunseong Choi, Gwan YeongJung, Hyeong Yong Lim, Sang Kyu Kwak, Guntae Kim, Hyesung Park, In-situ localphase-transitioned MoSe2 in La0.5Sr0.5CoO3-δheterostructure and stable overall water electrolysis over 1000 hours. Nat. Commun., 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-09339-y
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09339-y
9. 貝魯特美國大學JACS：光活性配合物引入MOFs用于可見光驅動CO2還原
近日，貝魯特美國大學Mohamad Hmadeh和Tarek H. Ghaddar團隊成功將2,2':6',2''-三聯吡啶-4'-(4-苯甲酸甲酯)釕(II)(Ru(cptpy)2引入MOFs，AUBM-4中。X-射線單晶分析發現，Ru(cptpy)2配合物與和O原子8配位的Zr原子連接成一維結構。作者進一步將該穩定的MOF用做光催化劑，該催化劑在可見光照下可高效的將CO2轉化為HCOOH，轉化速率可達366 μmol?g-1?h-1，且具有高的穩定性。
MahmoudElcheikh Mahmoud, Tarek H. Ghaddar*, Mohamad Hmadeh,* et al. Metal OrganicFramework-Photocatalyst Incorporating Bis(4’-(4-Carboxyphenyl)-Terpyridine)Ruthenium(II)for Visible Light-Driven Carbon Dioxide Reduction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI:10.1021/jacs.9b01920
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01920
10. 鞏金龍&慕仁濤Angew：H2在Pd@SOD催化劑上的活化和溢流用于炔烴半氫化
尋找高效無毒的工業加氫催化劑是近年來的研究重點。近日，天津大學鞏金龍和慕仁濤團隊報道了一種低于1nm的Pd納米團簇限域在方鈉石（SOD）沸石(Pd@SOD)的催化劑。H2在Pd@SOD上解離生成H物種（例如：H原子和氫氧根），溢流到SOD表面，并可高選擇性的實現乙炔的半氫化，乙烯選擇性高達94.5%，遠高于傳統的Pd@SOD催化劑（~21.5%）。小孔隙沸石（六元環，孔道為0.28×0.28 nm）的設計與使用，使得H2能進入孔道與Pd接觸并活化，并避免乙烯的深度加氫，對該催化劑高選擇性的實現至關重要。
Shuai Wang, Zhi-JianZhao,Rentao Mu*, Jinlong Gong,* et al.Activationand Spillover of Hydrogen on Sub-1 nm Pd Nano-clusters Confined within Sodalite Zeolite for Semi-hydrogenation of Alkynes. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI:10.1002/anie.201903827
https://doi.org/10.1002/anie.201903827
11. Angew：優化反應環境提高COFs催化性能
非共價相互作用的應用是潛在的強有力的催化控制策略。然而，控制多相催化劑中活性位點周圍的空間環境具有挑戰。近日，南佛羅里達大學Shengqian Ma和浙江大學Feng-Shou Xiao團隊合作，在共價有機框架（COFs）中實現了這一點。作者發展的策略依賴于在錨定催化活性物種的孔道中放置線性聚合物，類似于酶外球殘留與活性位點的協同性。具體來講就是聚合物溶劑類似物（1-甲基-2-吡咯烷酮和離子液體）封裝后，COFs上磺酸基活性位點催化果糖脫水制5-羥甲基糠醛的活性和選擇性大大提高。
Qi Sun, Yongquan Tang,Feng-ShouXiao,* Shengqian Ma,* et al.Reaction Environment Modificationin Covalent Organic Frameworks for Catalytic Performance Enhancement. Angew.Chem. Int. Ed., 2019
DOI:10.1002/anie.201900029
https://doi.org/10.1002/anie.201900029
