免费黄色大片网站,美尻在线,大香萑75久久精品免费

催化前沿每周精選丨0603-0609

納米人納米人 2019-06-10

1. 莊信萬豐Nature Catal.：性能優(yōu)良的無貴金屬Co基費托催化劑

漿液相費托催化在合成運輸燃料的生產中得到了廣泛的應用，但由于水熱條件和機械條件的要求，使得催化劑受到了很大的壓力。近日，莊信萬豐化工有限公司Peter R. Ellis等報道了一種性能優(yōu)良的Co基費托催化劑及其合成、表征和催化性能。在惰性α-氧化鋁載體添加適當量的鈷可生產出一種無需貴金屬添加劑、機械和水熱穩(wěn)定性好、易于還原的催化材料。與許多費托催化劑不同，該材料具有耐燒結性，在1000小時以上的漿液相測試中仍然具有優(yōu)異的選擇性和良好的活性。

Peter R. Ellis*, et al. A robust and precious metal-free high performance cobalt Fischer–Tropsch catalyst. Nat. Catal., 2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0288-5

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0288-5

2. Nature Energy：鉑負載在彎曲碳載體上，用于高效的電催化析氫

將具有催化活性的金屬以單原子的形式分散在載體上，能夠提高金屬的利用效率，并逐漸成為設計析氫反應(HER)電催化劑的一種策略。盡管Pt具有很高的催化活性，但是考慮到其高成本，科研人員們希望找到實現(xiàn)Pt負載最小化，同時能夠進一步提高催化性能的方法。有鑒于此，中國科學技術大學Jun Jiang和Li Song等人使用洋蔥狀納米碳(OLC)來負載穩(wěn)定的原子級分散的鉑作為催化劑(Pt₁/OLC)。在酸性介質中，Pt₁/OLC催化劑(0.27 wt% Pt)的催化性能優(yōu)于石墨烯負載的Pt的單原子催化劑，實現(xiàn)了低的過電位(10 mA cm^?2時為38 mV)和高TOF值(100 mV時為40.78 H₂ s^?1)，而工業(yè)的Pt/C催化劑中Pt的負載量高達20 wt% 。理論計算表明，在彎曲載體上的Pt位點的尖端增強局部電場促進了析氫的反應動力學。

Daobin Liu, Xiyu Li, Shuangming Chen, Huan Yan, Changda Wang, Chuanqiang Wu, Yasir A. Haleem, Sai Duan, Junling Lu, Binghui Ge, Pulickel M. Ajayan, Yi Luo, Jun Jiang & Li Song. Atomically dispersed platinum supported on curved carbon supports for efficient electrocatalytic hydrogen evolution. Nature Energy. 2019

DOI: 10.1038/s41560-019-0402-6

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0402-6

3. Science Adv.：炔基高選擇性電化學加氫：力致變色材料的快速制備

電化學加氫已成為一種環(huán)境友好、操作簡單的有機化合物催化還原方法。近日，印第安納大學與普渡大學印第安納波里斯聯(lián)合分校Haibo Ge團隊首次報道了在溫和的條件下，炔基化合物高效高選擇性電化學加氫制Z-烯烴。電化學加氫（氘）控制實驗表明，氫源來自于溶劑、支持電解質和堿。掃描電鏡和X-射線衍射實驗表明，電化學反應生成的Pd納米粒子具有化學吸附氫載體的作用。還可以通過稍微改變條件使炔基完全還原為飽和烷烴。此外，該方法有效地合成了一系列新型的力致變色材料，顯示了藍移變色機理。這是第一例cis-烯烴基有機力致變色材料。

Bijin Li and Haibo Ge*. Highly selective electrochemical hydrogenation of alkynes: Rapid construction of mechanochromic materials. Sci. Adv., 2019

DOI: 10.1126/sciadv.aaw2774

https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw2774

4. JACS：SnO_x/Pt-Cu-Ni催化劑雙位點串聯(lián)機制促進ORR反應

設計高活性氧氣還原反應(ORR)催化劑是提高燃料電池經濟性的關鍵。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Zhenmeng Peng，北美豐田研究院Hongfei Jia等多團隊合作，報道了利用雙活性位點進行ORR的新概念，并通過合成SnO_x/Pt-Cu-Ni異質結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了40%，對應于界面位置上的10倍增強。進一步研究表明，變化的雙位點串聯(lián)機理：其中前兩個步驟發(fā)生在SnO_x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 SnO_x/Pt-Cu-Ni for promoting reaction kinetics. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b02286

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b02286

5. JACS：SO₂誘導的CO₂電還原選擇性變化

近年來，將CO₂電化學轉化為具有附加值的化學物質，作為化石資源的潛在替代品而受到廣泛關注。雖然已經有大量的工作研究了電解質中雜質(如金屬離子)的影響，但很少有研究氣體雜質對CO₂電還原影響的報導。近日，特拉華大學Feng Jiao，哥倫比亞大學Jingguang G. Chen等多團隊合作，報道了二氧化硫(SO₂)對流動電池電解槽近中性電解質中Ag、Sn和Cu催化CO₂還原的影響。結果表明，由于SO₂的優(yōu)先還原作用，SO₂雜質的存在降低了CO₂的轉化效率。在Ag和Sn的情況下，SO₂雜質的影響是可逆的，兩種催化劑的催化活性都得到了恢復。相反，Cu催化劑對甲酸鹽的選擇性發(fā)生了變化，同時抑制了多碳(C₂₊)產物，表明Cu對SO₂雜質高度敏感。

Wesley Luc, Byung Hee Ko, Jingguang G. Chen, Feng Jiao*, et al. SO₂-induced Selectivity Change in CO₂ Electroreduction. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03215

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03215

6. JACS：MoS₂/Co₉S₈/Ni₃S₂/Ni多級納米組裝材料高效寬pH范圍全解水

設計低成本、高效率的寬pH范圍內的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)電催化劑是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。近日，北京師范大學Shulan Ma，美國西北大學Mercouri G. Kanatzidis，美國阿貢國家實驗室Peter Zapol等多團隊合作，報道了一種相互作用的MoS₂和Co₉S₈納米片的多級共組裝材料，它們附著在Ni₃S₂納米棒陣列上，該陣列負載在泡沫鎳(NF)上。實驗發(fā)現(xiàn)，該多級結構材料在寬pH范圍內具有高的HER和OER性能。通過調節(jié)Co:Mo前驅體的摩爾比，我們得到了形態(tài)和組成可控的CoMoNiS-NF-xy復合材料(x:y表示Co:Mo摩爾比為5:1 ~ 1:3)。CoMoNiS-NF-31表現(xiàn)出最佳的電催化活性，在堿性、酸性和中性電解質中分別在超低過電位(113、103和117 mV，HER)和(166、228和405 mV，OER)下即可達到10 mA cm^?2的電流密度。基于CoMoNiS-NF-31 HER和OER的優(yōu)異催化性能，作者組裝了雙電極電解槽并在較寬的pH范圍內進行電解水，在堿性、酸性和中性介質中，達到10 mA cm^?2的電流密度，電池電壓分別為1.54、1.45和1.80 V。理論計算表明，高OER活性源于界面上Co₉S₈向MoS₂的電子轉移，這改變了被吸附物質的結合能，降低了過電位。

Yan Yang, Shulan Ma,* Peter Zapol,* Mercouri G. Kanatzidis*, et al. Hierarchical Nanoassembly of MoS₂/Co₉S₈/Ni₃S₂/Ni as a Highly Efficient Wide-pH Range Electrocatalyst for Overall Water Splitting. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04492

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04492

7. Angew：π-電子輔助策略構造過渡金屬單原子雙功能電催化劑高效全解水

析氫反應(HER)和析氧反應(OER)在水分解反應中都是至關重要的。發(fā)展具有高效、穩(wěn)定、廉價，同時具有HER和OER活性的雙功能催化劑是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。近日，臥龍崗大學Shu-Lei Chou、Jia-Zhao Wang等多團隊合作，報道了一種普適的π-電子輔助策略用于在多相載體上錨定不同單原子位點(M1)催化劑，包括銥(Ir₁)、鉑(Pt₁)、釕(Ru₁)、鈀(Pd₁)、鐵(Fe₁)和鎳(Ni₁)。M₁原子可以同時錨定在雜化載體的兩個不同區(qū)域，這兩個區(qū)域可分別作為HER和OER的活性位點。其中，Ir₁催化劑具有最佳的水分解性能，在1.0 M KOH溶液中，循環(huán)時間可超過5小時，且外加電壓1.603 V即可實現(xiàn)10mA cm^‐2的電流密度。DFT計算表明，Ir₁@Co (Ir)位點可高效OER，而Ir₁@NC₃位點具有高HER性能，表明這種雙功能催化劑在實現(xiàn)全解水方面的優(yōu)良性能。

Wei-Hong Lai, Li-Fu Zhang, Shu-Lei Chou*, Jia-Zhao Wang*, et al. General π‐electron‐assisted strategy for constructing transition metal single‐atom electrocatalysts with bi‐functional active sites toward highly efficient water splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904614

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904614

8. Angew：雙鈍化水基伽伐尼置換法生產高性能Pt‐合金電催化劑

制備大量高性能負載型Pt‐合金電催化劑對加速開發(fā)和實現(xiàn)低溫質子交換膜燃料電池(PEMFC)至關重要。伽伐尼置換(GD)反應是一種很有前景的納米材料制備方法。近日，斯洛文尼亞國家化學研究所Matija Gatalo，Miran Gaber??ek，Nejc Hodnik等多團隊合作，報道了一種簡便、高重復性、克級生產、水基(綠色)雙鈍化GD方法，用于合成負載在C上的Pt‐M納米顆粒(M=Cu、Ni、Co)。該方法具有(i)催化劑設計具有極大的靈活性，如犧牲金屬(M)的選擇，(ii)合金的化學成分可調，(iii) 總金屬(Pt+M)在C載體上負載量可調，(iv)可使用不同C載體等優(yōu)勢。實驗發(fā)現(xiàn)，所得的Pt‐合金催化劑的活性是Pt基準催化劑的幾倍，而且在60℃加速降解試驗中表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

Matija Gatalo*, Miran Gaber??ek*, Nejc Hodnik*, et al. Double Passivation Water Based Galvanic Displacement Method for Reproducible Gram Scale Production of High Performance Pt‐alloy Electrocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201903568

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903568

9. Angew：高活性、高CO、O₂耐受性的分子Co基HER催化劑

開發(fā)催化率高、對CO、O₂等多種抑制劑耐受性強的析氫反應(HER)分子催化劑尤為重要。近日，Di-Chang Zhong，Tong-Bu Lu與九州大學Ken Sakai等多團隊合作，報道了一種Co催化劑，它具有五齒狀大環(huán)配體(1‐Co)，在pH=7.0磷酸鹽緩沖溶液中具有高的催化速率(TOF=2210 s^‐1)，其中磷酸二氫陰離子(H₂PO₄^‐)的質子轉移在催化增強中起著關鍵作用。實驗表明，該催化劑是一種對抑制劑具有高耐受性的電催化劑，在CO或空氣氣氛下，其活性保持率均超過90%。進一步研究表明，Co金屬配體造成空間位阻，阻礙其建立理想的三角雙錐，使得CO結合物種的動力學不穩(wěn)定是該催化劑對CO具有高耐受性的原因。

Jia-Wei Wang, Di-Chang Zhong,* Tong-Bu Lu,* Ken Sakai *, et al. A Molecular Cobalt Hydrogen Evolution Catalyst Showing High Activity and Outstanding Tolerance to CO and O₂. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201904578

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904578

10. 馮新亮/Renhao Dong Angew：酞菁基層狀二維共軛MOFs高效ORR

層狀二維(2D)共軛金屬有機框架(MOFs)是一種新型的氧還原反應(ORR)電催化劑，其具有可控的結構、優(yōu)異的導電性和清晰的分子活性位點。近日，德累斯頓工業(yè)大學馮新亮，Renhao Dong等多團隊合作，利用溶劑熱法合成了一種具有層狀結構的銅酞菁基二維共軛MOF，其中方形平面鈷‐反(二羥基)配合物(Co‐O₄)為連接點(PcCu‐O₈‐Co)。與碳納米管混合的PcCu‐O₈‐Co 2D MOF在堿性介質中表現(xiàn)出良好的電催化ORR活性(E_1/2=0.83V vs. RHE, n=3.93, j_L=5.3 mA cm^-2)，這是已報道的本征MOF電催化劑中的最高值。在原位拉曼光譜電化學、理論模型和對比催化實驗的支持下，作者確定了Co節(jié)點為ORR活性位點。此外，當用作鋅‐空氣電池的陰極電催化劑時，PcCu‐O₈‐Co的最大功率密度為94 mW cm^‐2，優(yōu)于Pt/C催化劑 (78.3 mW cm^‐2)。

Haixia Zhong, Renhao Dong*, Xinliang Feng *, et al. Phthalocyanine‐based Layered Two‐Dimensional Conjugated Metal‐Organic Framework as Highly Efficient Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201907002

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907002

11. AM：基于Co–N–C納米片的Co納米島用作鋅-空氣電池的高效氧電催化劑

開發(fā)非貴金屬雙功能氧還原和析氧反應(ORR/OER)催化劑是提高鋅-空氣電池反應效率的一項重要任務。Co基催化劑由于Co元素的多價性，被認為是一種很有前景的ORR和OER催化劑。近日，清華大學Jinghong Li，黑龍江大學Honggang Fu，Lei Wang等多團隊合作，報道了以碳氈為載體，在Co-N-C納米片上合成Co納米島催化劑(Co/Co–N–C)。高OER活性的金屬Co島與具有優(yōu)異ORR性能的Co–N–C納米片的協(xié)同作用使得Co/Co–N–C催化劑具有良好的雙功能催化性能。小波變換擴展X射線吸收精細光譜和X射線光電子光譜證實了Co(主要是Co⁰)和Co–N–C (主要是Co²⁺和Co³⁺)結構的形成。作為空氣‐陰極，所組裝的鋅-空氣電池具有較小的充放電電壓間隙(0.82 V@10 mA cm^?2)和高的功率密度（132 mW cm^?2），優(yōu)于商用Pt/C催化劑。此外，Co/Co–N–C在電纜柔性充電鋅-空氣電池顯示出良好的彎曲性和耐久性。作者進一步進行DFT計算與實驗研究闡明了鋅空氣電池Co/Co–N–C陰極氧反應的活性位點。

Peng Yu, Lei Wang,* Jinghong Li,* Honggang Fu*, et al. Co Nanoislands Rooted on Co–N–C Nanosheets as Efficient Oxygen Electrocatalyst for Zn–Air Batteries. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201901666

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901666

12. 樓雄文AM：超細雙相碳化物納米晶限域在多孔氮摻雜碳十二面體中高效HER

設計結構和組成可控的新型非貴金屬高效電催化劑用于析氫反應(HER)是一大挑戰(zhàn)。近日，新加坡南洋理工大學樓雄文團隊用鉬酸鹽或鎢酸鹽對 ZIF‐8進行退火，合成了多孔氮摻雜十二面體(PNCDs)限域的超細碳化物納米晶。通過控制ZIF‐8框架中MO₄單元(M = Mo或W)的取代量，可以獲得限域在PNCDs中的雙相碳化物納米晶（MC‐M₂C/PNCDs)，其HER的活性優(yōu)于單相MC/PNCDs和M₂C/PNCDs。催化劑中均勻分布的超細納米晶有利于活性位點的暴露。PNCDs作為載體促進電荷轉移，保護納米晶體在HER過程中不團聚。此外，MC和M₂C之間的強耦合相互作用為水解離和氫氣脫附提供了有利的場所。

Xue Feng Lu, Xiong Wen (David) Lou *, et al. Ultrafine Dual‐Phased Carbide Nanocrystals Confined in Porous Nitrogen‐Doped Carbon Dodecahedrons for Efficient Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201900699

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900699

13. Chem. Rev.：聚合物結構在過渡金屬和金屬氧化物納米復合材料催化中的作用

納米顆粒-聚合物這類納米復合材料由于在催化過程中扮演著十分重要的角色因而吸引了科學研究者的興趣。金屬或金屬氧化物納米顆粒可能會將催化特性傳遞給聚合物納米復合材料，而具有不同結構、官能團的聚合物又會反過來影響納米粒子的形成并進而影響其催化性能。在本綜述中，美國印第安納州立大學的Bronstein 等探討了聚合物納米結構（如接枝層的厚薄、納米孔、有序性）、聚合物層次結構（枝化結構或線性結構）、官能團（配位性或離子性）、特殊性質（還原性、導電性、響應性）等對金屬或金屬氧化物納米粒子的形成和納米復合材料催化性能的影響。新型高效催化劑的開發(fā)對化學科學的發(fā)展至關重要，這也解釋了近年來該領域的大量文獻報道。該文章提供了催化聚合物納米復合材料領域的獨特觀點并為該領域的發(fā)展指明了方向。

Zinaida B. Shifrina, Lyudmila M. Bronstein et al, Role of Polymer Structures in Catalysis by Transition Metal and Metal Oxide Nanoparticle Composites, Chemical Reviews, 2019

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00137

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00137

14. Chem. Soc. Rev.：用于光催化的納米結構材料

光催化是一種將豐富的可再生太陽能轉化為有用的化學能的綠色技術。近十年來隨著流式光反應器的迅速發(fā)展，新型半導體光催化劑的設計和開發(fā)如雨后春筍般崛起。到目前為止，已開發(fā)的合成方法使得設計具有強化多相光催化性能的各種改性/未改性半導體材料成為可能。在本綜述中，法國波爾多濃縮物化學研究所的Marre等從復合光催化劑的元素組成、帶隙調控和電荷載流子的遷移機理出發(fā)，將目前報道的高效改性/未改性半導體光催化劑分為四類，即：純半導體、固溶體、II型異質結納米復合材料和Z型方案。文章對改性/未改性（純）半導體光催化劑的合成升級的目標及其特殊的光化學應用和光反應器系統(tǒng)進行了全面的概括總結。