1. Nature Catal.：乙二醇作為一種高效、可逆的液體-有機氫氣載體
長期以來，化石能源技術存在著諸多弊端，氫氣一直被認為是化石能源的理想替代清潔能源。然而，由于氫氣的體積能量密度較低和潛在的安全問題，氫氣的直接利用一直是一項挑戰。有鑒于此，以色列魏茨曼科學研究所David Milstein等人報道了一種基于廉價、易得、可再生的乙二醇的高效、可逆的液體-有機氫氣載體系統。該儲氫系統利用釕螯合物實現了氫的高效可逆儲存和釋放，理論儲氫能力為6.5 wt%。
You-Quan Zou, Niklas von Wolff, Aviel Anaby, Yinjun Xie & David Milstein. Ethylene glycol as an efficient and reversible liquid-organic hydrogen carrier. Nat. Catal. 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0265-z
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0265-z
2. JACS：Ni2P納米陣列催化劑高效HER，電流密度>600 mA cm-2
設計高效的無貴金屬電催化劑用于大規模H2生產仍然具有挑戰。近日，悉尼科技大學Guoxiu Wang及中科大俞書宏、Min-Rui Gao團隊合作，報道了一種在商用泡沫鎳基質上生長的Ni2P納米陣列催化劑，該催化劑在堿性介質中具有高的電催化活性和穩定性。Ni-Fe LDH陽極和Ni2P/NF陰極組成的電解槽能高效電解水，具有比Pt/C||Ir/C電池更高的性能，電流密度>600 mA cm-2。Ni2P催化劑高的催化性能歸因于高效電子轉移、優異的本征活性及納米陣列和基質間的緊密連系。而且Ni2P納米陣列獨特的“超疏氣”表面使得其能承受內部和外部作用力，并且在大電流密度下（例如> 1000 mA cm-2）及時釋放原位生成的H2。
Xingxing Yu, Min-Rui Gao*, Guoxiu Wang*, Shu-Hong Yu*, et al. A “Superaerophobic” Nickel Phosphide Nanoarray Catalyst for Efficient Hydrogen Evolution at Ultra-High Current Densities. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b02527
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02527
3. 香港理工大學JACS：選擇性原子替換制高OER性能NiCoFe催化劑，過電位僅201 mV cm-2
電化學過程中高的過電位是阻礙單/雙過渡金屬（3d-M）氧化物OER實際應用的一個主要原因。近日，香港理工大學Haitao Huang、Xin Luo及Limin Zhou等多團隊合作，通過理論計算發現尖晶石氧化物中，Fe在四面體空隙比Ni和Co更積極有利，它可以調節二元NiCo尖晶石氧化物的電子結構，優化OER中間體的吸附能，改進的電子導電率，從而提高OER性能。對剛合成的NiCoFe氧化物催化劑進行X-射線吸收光譜研究發現，Fe優先摻雜在晶格的四面體空隙，使得Ni3+、Co2+在八面體空隙（OER活性位點）的比例增加。這就使得該催化劑具有高的OER性能：電流密度為10 mA cm-2時，過電位僅201 mV cm-2，Tafel斜率為39 mV dec-1，遠遠優于最先進的NiCo基催化劑。
Yan Liu, Xin Luo,* Limin Zhou,* Haitao Huang*, et al. Valence Engineering via Selective Atomic Substitution on Tetrahedral Sites in Spinel Oxide for Highly Enhanced Oxygen Evolution Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.8b13701
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13701
4. Angew：乙醇脫氫酶與銠修飾的周期性介孔有機硅的協同催化
金屬絡合物催化劑和酶的聯合使用是一個有吸引力的概念，但通常會導致共同失活。近日，豐田公司實驗研發中心Shinji Inagaki團隊發現雙吡啶基周期性介孔有機硅(BPy-PMO)固定的銠(Rh)化合物，在模型蛋白牛血清蛋白(BSA)存在下體現出高的轉移氫化催化活性，而均相下的Rh化合物因與BSA的直接相互作用而導致活性降低。用較小的蛋白質或氨基酸代替BSA，BPy-PMO體現出明顯的尺寸篩分效應，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)結合使用，成功地促進了NAD+經過轉移氫化反應得到具有高對映選擇性的NADH，再進一步對4-苯基-2-丁酮進行不對稱加氫這一順序反應。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 and Rhodium-Modified Periodic Mesoporous Organosilica. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201904116
https://doi.org/10.1002/anie.201904116
5. JACS：受光系統II啟發設計的水氧化分子光電極
在人工光合作用中，太陽能驅動H2O分解成H2和O2或將CO2轉化成有用的化學品，在大多數情況下，H2O氧化通常是典型的極限半反應。近日，北卡羅萊納大學教堂山分校Thomas J. Meyer等多團隊合作，報道了一種設計光電陽極的分子方法，該方法將電子受體、敏化劑、電子給體和水氧化催化劑合并在一個分子組裝中。該策略模擬光系統II中的關鍵元素，在導電氧化物電極表面的受控分子環境中引入光吸收器、電子受體、電子給體和催化劑，來實現光驅動水氧化。實驗發現，該光電極在440nm穩態光照明下應用偏壓可實現光電化學水氧化，每光子吸收效率為2.3%。
Degao Wang, Renato N. Sampaio, Thomas J. Meyer*, et al. A Molecular Photoelectrode for Water Oxidation Inspired by Photosystem II. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b02548
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02548
6. 橡樹嶺國家實驗室JACS：破解CuCrFeOx基催化劑高溫催化WGS反應的機理
水煤氣轉換(WGS)反應對化學工業至關重要，是工業生產H2的主要路線。CuCrFeOx基催化劑在工業上廣泛用于高溫WGS反應，而CuCrFeOx基催化劑催化WGS反應的機理（“氧化還原”機理和“聯想”機理）卻一直存在爭議。近日，橡樹嶺國家實驗室Zili Wu等多團隊合作，采用多種先進表征技術（紅外IR, 程序升溫表面反應TPSR, NAP-XPS, 中子非彈性散射INS等）對WGS反應條件下催化劑的表面性質及表面的中間體物種進行表征。實驗發現，CuCrFeOx基催化劑表面在WGS反應條件下是動態的，會被局部還原，在Fe3O4表面生成金屬態Cu納米顆粒。原位IR和INS光譜表征均未檢測到WGS過程中表面甲酸物種的生成。TPSR實驗發現CO/H2O反應物生成CO2和H2具有和HCOOH分解生成CO2和H2不一樣的機制。穩態同位素瞬態動力學分析（SSITKA）及DFT計算進一步證明了氧化還原機理的正確性。
Felipe Polo-Garzon, Zili Wu*, et al. Elucidation of the Reaction Mechanism for High-Temperature Water-Gas Shift over an Industrial-type Copper-Chromium-Iron Oxide Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b03516
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03516
7. 孫立成Angew：水做氧和氫源用于成對電催化氧化和氫化有機物
用水作氧和氫源將有機物成對氧化和氫化成有價值的化學品，對發展綠色化學合成具有重要的意義。近日，瑞典皇家理工學院孫立成等受Ni基材料電催化水氧化活性Ni3+中間體的啟發，制備了NiBx催化劑并用H2O做氧源對各種有機物進行氧化。NiBx催化劑被進一步同時用做陰極和陽極，并用水做氧和氫源，對有機物進行氧化和氫化。實驗發現，NiBx催化劑可實現將5-羥甲基糠醛氧化成2,5-呋喃二甲酸的轉化率和選擇性均≥99%，同時將4-硝基酚加氫成4-氨基苯酚。
Peili Zhang, Licheng Sun,* et al. Paired electrocatalytic oxygenation and hydrogenation of organic substrates using water as oxygen and hydrogen source. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201903936
https://doi.org/10.1002/anie.201903936
8. JACS：電子傳遞控制ORR產物選擇性
在氧還原反應(ORR)領域，研究新型均相催化劑是全面理解控制催化效率和選擇性的關鍵結構和/或電子因素的關鍵一步。近日，格勒諾布爾大學Carole Duboc、Marcello Gennari及曼徹斯特大學Sam P. de Visser等多團隊合作報道了一種獨特的非血紅素二鐵絡合物，該化合物在乙腈溶液中可作為均相ORR催化劑。該雙核Fe(II)硫醇化合物([Fe2SH]+)含有一個硫醇基團。實驗發現，[Fe2SH]+無論是在單電子還原劑存在的情況下，還是在電化學輔助條件下都是一種高效的ORR催化劑。但其選擇性依賴于電子的傳遞途徑，在化學條件下生成H2O2的選擇性高達95%，而在電催化條件下H2O是主產物(H2O2小于10%)。
Lianke Wang, Marcello Gennari*, Sam P. de Visser,* Carole Duboc,* et al. A non-heme diiron complex for (electro)catalytic reduction of dioxygen: tuning the selectivity through electron-delivery. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b02011
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02011
9. 曾杰/司銳Nature Commun.：通過金屬-配體協同作用，優化CO2加氫合成甲醇的反應路線
催化劑催化CO2加氫反應的途徑多種多樣，精確控制反應途徑是開發高效催化劑的關鍵。有鑒于此，中國科學技術大學曾杰教授以及中國科學院上海應用物理研究所司銳研究員等人報道了鉑單原子與MIL-101 (Pt1@MIL)中氧原子的配位作用誘導產生不同的反應路徑，從而提高了CO2選擇性加氫生成甲醇的能力。在DMF作溶劑，溫度為150℃，壓力為32 bar的條件下，Pt1@MIL的TOF值為117 h?1，是Ptn@MIL的5.6倍。Pt1@MIL作催化劑的CO2加氫反應中甲醇的選擇性高達90.3%，而基于Ptn@MIL催化劑的選擇性僅為13.3%。研究發現，在CO2氫化過程中，HCOO*是Pt1@MIL產生的中間體，而Ptn@MIL產生的中間體是COOH*。基于Pt1@MIL獨特的反應路徑不僅降低了活化能，提高了催化活性，而且有利于甲醇的高選擇性。
Yizhen Chen, Hongliang Li, Wanghui Zhao, Wenbo Zhang, Jiawei Li, Wei Li, Xusheng Zheng, Wensheng Yan, Wenhua Zhang, Junfa Zhu, Rui Si & Jie Zeng. Optimizing reaction paths for methanol synthesis from CO2 hydrogenation via metal-ligand cooperativity. Nat. Commun. 2019
