溫馨提示：本推文包含29篇文獻，預計閱讀時間約30 min，大家挑感興趣的關注。
1. Angew. Chem. Int. Ed.：在水溶液中具有H+/K+交換性的二維鈣鈦礦型氮氧化物K2LaTa2O6N是一種穩定的可見光析氫光催化劑
二維（2D）無摻雜層狀鈣鈦礦型氮氧化物材料被認為是潛在的可見光響應型光催化劑。然而，由於合成困難以及與水接觸時穩定性問題，其用作光催化劑的研究很少。在這篇文章中，作者展示了一種新的層狀鈣鈦礦型氮氧化物K2LaTa2O6N作為可見光析氫耐水催化劑。由KLaTa2O7和K2CO3作為前體制備的K2LaTa2O6N在水溶液中原位進行H+/K+交換，並保持可見光吸收能力。在I-作為電子供體和可見光照射下，用Ir助催化劑改性的質子化的K2LaTa2O6N表現出優異的催化析氫活性，其活性是Pt/ZrO2/TaON（活性最高的析氫催化劑之一）的6倍。在I3-/I-的存在時，使用Ir負載的質子化K2LaTa2O6N與Cs修飾的Pt/WO3作為析氧光催化劑，也可以實現水分解。由於氮氧化物在水溶液中的化學穩定性低，因此未摻雜的層狀氧氮化物曾被認為在析氫反應中沒有發展前景。但是，本研究有望激發相關材料在太陽能轉換應用中的進一步研究。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002534
2. Angew.Chem. Int. Ed.：兩釐米尺度的多孔氮化鉭單晶具有顯著的光電化學性能
多孔氮化鉭（Ta3N5）單晶結合了結構相干性和多孔微結構，將大大提高光電化學性能。結構相干性將減少電荷載流子的重組並保持出色的傳輸性能，而多孔微結構不僅會減少光子散射，而且會促進表面反應。在這裡，
作者分別以（002）、（023）和（041）面生長兩釐米長的塊狀Ta3N5單晶，並表現出顯著增強的光電化學性能。作者展示了在與晶格匹配和晶格通道有關的晶格重構策略中，多孔晶體的優先面生長。作者提出了可提高光吸收和傳輸性能的晶面工程。多孔Ta3N5單晶增強了乙醇的光電化學氧化，其（002）面顯示出最高的性能，醇轉化率以及醛/酮選擇性均大於 99％。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001204
3. Angew.Chem. Int. Ed.：蒸汽誘導MFI沸石納米片單元的粗化及其對外表面布朗斯特酸催化的影響
常用的評估結晶度、微/介孔度、布朗斯特酸密度和分佈（在微孔與中孔中）和催化活性的方法表明，在過熱蒸汽處理前後，MFI 2D納米片的結構和功能幾乎不變。然而，作者觀察到MFI納米片經過蒸汽熱處理後，對於用1,3,5-三甲基苯進行苄醇烷基化（不能在沸石微孔中發生）的反應速率顯著降低。 TEM揭示了納米片厚度、長寬比和粗糙度的顯著變化，表明納米片的粗化以及外部（中孔）表面結構的相關變化是造成外表面催化苄醇烷基化活性變化的原因。研究結果表明，等級孔沸石的過熱蒸汽處理可用於改變納米片的形貌並調節外表面催化活性，同時保留微孔和中孔率以及微孔反應速率。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000395
4. J. Am. Chem. Soc.：使用低溫犧牲金屬製備用於還原氧氣的非貴金屬電催化劑
用於氧還原反應（ORR）的非鉑族金屬（non-PGM）電催化劑通常由鐵、氮和通過高溫熱解生成的碳組成。在各種類型的前驅體中，MOF以及ZIF-8經常用於合成此類電催化劑。ZIF-8前驅體的熱解依賴於使用鋅作為犧牲金屬（SM）。為了產生活性非PGM催化劑，最佳熱解溫度通常超過1000 oC。高的熱解溫度促使形成從鐵單原子到納米顆粒的異質活性組分。在這項研究中，作者介紹了使用Cd作為犧牲金屬的非PGM催化劑的合成。 通過使用Cd，能夠在750 oC的低熱解溫度下，由MOF前驅體生成非PGM電催化劑，這有助於保留單原子鐵活性位點。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11061
5. J. Am. Chem. Soc.：通過調節中間體吸附提高銅鎳合金上的硝酸鹽制氨的活性
將NO3-電化學轉化為氨（NH3），為生產NH3提供了一條比氮氣更有價值的途徑。但是，由於缺乏有關調節催化劑結構以增強催化活性的機制，阻礙瞭如今電還原NO3-的發展。在這裡，作者證明了在Cu50Ni50合金催化劑上，硝酸鹽還原反應（NO3-RR）的性能得到了增強，與純銅在0 V時相比，半波電位增加了上移了0.12 V，活性提高了6倍。 Ni合金化可調節Cu的d帶中心以及*NO3、*NO2和*NH2等中間物種的吸附能。使用密度泛函理論（DFT）計算，作者確定了NO3-RR-NH3的路徑，並提供了CuNi合金系統吸附能與活性的關係。催化劑電子結構與NO3-RR活性之間的這種關聯為NO3-RR催化劑的進一步開發提供了平臺。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13347
6. Nat.Commun.：電化學沉積製備單原子催化劑
單原子催化劑（SAC）由於其最大的原子利用率和獨特的電子結構而展現出令人著迷的催化性能。但是，報道的SAC合成策略通常對金屬或載體有特殊要求。在此，
作者報告了一種電化學沉積的通用方法，該方法適用於廣泛的金屬和SAC的製備。沉積同時在陰極和陽極上進行，其中不同的氧化還原反應使SAC具有不同的電子態。陰極沉積的SAC對析氫反應表現出高活性，而陽極沉積的SAC對析氧反應表現出高活性。當將分別在陰極和陽極沉積於Co0.8Fe0.2Se2@Ni上的Ir單原子集成到兩電極電解池中以進行水分解時，在鹼性電解質中，電流密度為10 mA cm-2時僅需要1.39 V的電壓。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14917-6 7. J. Am. Chem.Soc.:光催化肉桂酰氯非對映選擇性異構化製備環丙烷
吸能異構化(Endergonic isomerizations)是一種熱力學上不利的過程，在熱條件下很難實現。作者報道了一個光催化非對映選擇性異構化的無環肉桂酰氯製備環丙烷。量子力學計算（uM06-2X和DLPNO），包括TD-DFT計算和實驗研究，為銥光催化劑向底物烯丙基氯化物的能量轉移以及隨後的C-Cl均裂提供了證據。隨後的Cl•自由基遷移形成局部的三重態1,3-雙自由基中間體，在體系間交叉後，進行閉環反應以形成所需的產物。溫和的反應條件與廣泛的官能團耐受性，可以高產率和非對映選擇性地生成氯代環丙烷。通過添加催化量的鎳配合物，開發出了一種更有效的方法，作者提出了這種助催化劑用於循環反應過程中產生的烯丙基氯代副產物的新作用。當肉桂酰氯的E/Z混合物提供高非對映選擇性的反式-氯代環丙烷產物時，反應也表現為立體收斂。作者預計使用可見光活性的光催化劑與過渡金屬催化劑相結合來轉化底物，以將副產物再循環回到催化循環中，將為發現新的反應性提供獨特的機會。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00147
8. J.Am. Chem. Soc.：用操作、時間分辨光譜法跟蹤光催化CO2反應中Ni位點的機理
利用太陽能將二氧化碳催化轉化為有價值的化學燃料/原料是實現可持續碳循環利用的一個有吸引力但具有挑戰性的戰略。與非均相催化劑相比，均相催化劑具有更高的活性和選擇性，這得益於其原子分散的催化位點和多功能的配位結構。然而，催化劑的配位和電子結構在反應過程中如何動態演化仍然是一個“黑匣子”，成為了解其反應途徑的瓶頸。在此，作者以三吡啶鎳（II）絡合物（terpyridine nickel (II) complex）為催化劑模型，研究了光催化CO2還原的機理。該催化體系與典型的均相光敏劑相結合，CO2-CO轉化選擇性高達99%，TON和TOF分別高達2.36×107和385.6 s-1。採用操作和時間分辨X射線吸收光譜，結合其它原位光譜技術和理論計算，首次跟蹤了光催化CO2還原反應中Ni催化劑的中間物種。結合光學瞬態吸收光譜解析的電荷動力學，闡明瞭整個反應機理，包括一些經常被忽略的關鍵因素。這項工作打開了均相催化劑體系中二氧化碳還原的“黑匣子”，為開發高效的人工光合作用催化劑提供了關鍵信息。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12443
9．J.Am. Chem. Soc.： Ta8O2+催化甲烷發生非氧化偶聯
在氣相離子阱實驗中，質量選擇的Ta8O2+團簇離子通過非氧化偶聯作用催化甲烷轉化為乙烷和H2，這是一種具有工業化生產價值的化學反應。 反應條件的系統變化和氘對甲烷的同位素標記允許對催化循環進行明確的識別。與所提出的摻鉭二氧化硅催化劑的催化循環相比，發現其與C-C偶聯步驟的機理有驚人的相似之處，但也有特殊的不同之處，如最終形成分子氫和乙烷的機理。因此，這項工作不僅提供了甲烷偶聯反應機理的見解，而且還說明了對捕獲離子催化劑的研究，有助於理解本來很難研究的反應。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01306
10. J.Am. Chem. Soc.：揭示單原子鎳催化的活性結構：電荷容量和氫鍵的關鍵作用
嵌入石墨烯中的單原子鎳是最具代表性的單原子催化劑之一，對電化學還原CO2（CO2R）生成CO具有很高的活性和選擇性。但是，其催化起源，尤其是Ni的配位結構仍然令人費解，如先前的密度泛函理論（DFT）的計算表明，所有可能的結構都應處於非活動狀態和/或非選擇性。
在這裡，使用從頭算分子動力學（AIMD）和“慢增長”採樣方法來評估反應動力學勢壘，作者發現在以前的DFT計算中電荷容量（位點）和氫鍵（中間體）被忽略/過分簡化，它們起著至關重要的作用，包括它們的作用可以解決催化起源的問題。特別地，高電荷容量允許催化部位攜帶比電化學步驟所需更多的電荷，從而降低了電化學勢壘。氫鍵通過穩定中間體並促進水中H的轉移，從而促進了生成極性中間體的反應，這解釋了CO2R對析氫反應的高選擇性。因此，作者發現Ni原子的雜化配位環境（具有一個氮和三個碳原子）對CO2R最為活躍和有選擇性。作者的工作不僅解決了一個重要催化劑長期以來的難題，而且強調了電荷容量和氫鍵的關鍵作用，這可以幫助闡明水溶液中其他非均相電催化劑的機理，並使催化劑設計更為有效。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13872
11. Adv. Mater.: 銅表面與CO2選擇性電還原的潛在聯繫：對未來電催化劑設計的展望
CO2的電化學還原（CO2RR）產物的分佈受多種表面因素的影響，包括Cu的刻面、形貌、化學狀態、摻雜等，在還原過程中會改變關鍵中間體如*CO和*OCCO的結合強度。因此，對銅催化劑表面的深入瞭解和反應條件下活性物種的識別有助於設計高效的銅基電催化劑。本進展報告將各種銅基電催化劑分為四大類，即金屬銅、銅合金、銅化合物（銅+非金屬）和負載型銅基催化劑（銅負載在碳、金屬氧化物或聚合物）。
本文介紹了選擇性CO2RR的詳細機理，並介紹了製備銅和銅基納米顆粒的合成方法的最新進展。本文著重指出了銅表面與CO2RR性能之間的潛在聯繫，特別是在化學狀態方面，但在討論用銅基電催化劑研究CO2RR時，同樣考慮了其他重要因素，如催化劑的缺陷位置和粗糙形貌，以充分了解C2形成顯著增強的緣由。本報告的結論為今後設計高選擇性和穩定的銅基CO2RR電催化劑提供了建議。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908398
12. Adv.Mater.：高度穩定並設計好帶隙的膦酸鹽MOF，可高效光催化產氫
光活性金屬有機骨架（MOF）是光催化制氫最有前途的材料之一，但與其他傳統MOF相比，基於膦酸鹽的MOF發展仍遠遠落後。本文采用簡單、可擴展的攪拌水熱法設計了一維磷酸鈦MOF光催化劑。 有機膦鍵合物的均勻摻入可以縮小帶隙，這是由於-OH官能團的強給電子能力可以有效地移動價帶的頂部，將光吸收移動到光譜的可見部分。此外，獨特的一維納米線拓撲結構增強了光誘導載流子傳輸和分離。因此，在可見光和全光譜模擬器的照射下，膦酸鈦納米線表現出顯著增強光催化析氫活性。這種納米結構和電子態的設計概念預示了設計MOF基光催化劑的新範例。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201906368
13. Nat.Commun.：鈷-酰胺協同催化喹啉實現可控部分轉移加氫
喹啉的催化加氫或轉移加氫被認為是獲得二氫喹啉的直接策略。然而，目前的挑戰是如何控制化學選擇性和區域選擇性。本文報道了一種高效的鈷-酰胺催化部分轉移加氫體系，該體系在室溫下與H3N·BH3反應，將喹啉轉化為1,2-二氫喹啉。 這種方法能夠大規模合成具有廣泛官能團的1,2-二氫喹啉。機理研究表明，喹啉的還原是由鈷-酰胺配合物精確控制，以實現H3N·BH3向底物N=C鍵的二氫轉移。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15118-x
14. Nat.Commun.：非均相光催化流動化學在精細化學品大規模有機合成中的應用
在溫和條件下大規模光化學合成高值化學品是一種理想的綠色化工生產方法。然而，由於製備成本高、光敏劑穩定性差以及傳統光催化劑所需的臨界反應條件，大規模的光催化過程鮮有報道。本文報道了流動化學與多相光催化相結合，在室溫可見光連續流動反應器中，在空氣中方便地製備高價值化合物。在流動反應器系統中，聚合物碳氮化物是一種廉價、可持續、穩定的非均相光催化劑，它被固定在玻璃微珠和纖維上，為光催化材料的器件提供了一種高度靈活的結構可能性。作為高價值化學品生產的一個示例，重要的化學結構如正丁烷，這是許多藥用化合物（如 magnosalin）的基本組成部分，它們是在流動中合成的，具有很高的催化效率和穩定性。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14983-w
15. Angew. Chem. Int. Ed.：敏化電子轉移的光物理研究：光氧化還原反應的機理
光催化反應的發展為拓展合成有機化學領域提供了許多新的機遇。為了獲得理想的產物，不僅要發掘新反應性能，同時還應該致力於探究詳細的機理以揭示潛在的激發態反應。因此，本文對近期報道的用於活化芳基鹵化物的C-H芳基化的敏化電子（SenI-ET）轉移進行了研究。利用多種技術，尤其是納秒瞬態吸收光譜，能夠區分反應中涉及的激發態物質中的幾個特徵信號，隨後在各種條件下進行的動力學分析有助於詳細的瞭解可能的反應機理。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916359
16. Angew.Chem. Int. Ed.：電化學驅動陽離子交換用於設計高活性活性CO2還原電催化劑
由於能通過原位電化學轉化形成高活性的電催化物質，金屬氧化物/硫化物被認為是最有前途的CO2還原反應（CO2RR）預催化劑之一。然而，性能的進一步提高需要新的方法，能直接從預先設計的模板材料中對活性物質組成，結構特徵，例如晶界（GBs）和配位不足（USs）進行精確的控制。本研究
開發了一種新型電化學驅動的陽離子交換（ED-CE）方法，能夠將預先設計好的CoS2模板轉化為CO2RR催化劑Cu2S。通過ED-CE，最終形成的Cu2S催化劑持續了CoS2原來的3D形貌，並保持了其高密度的GBs。此外，對催化劑的相結構、組成和密度進行了精確的調整，從而實現了活性CO2RR位點的合理設計。所製備的Cu2S催化劑的CO2轉換法拉第效率達到87%以上，且具有創紀錄的高催化活性（在已報道的銅基催化劑中）。因此，本研究為利用ED-CE反應設計先進的電催化劑提供了應用前景。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000545
17. Angew. Chem. Int. Ed.：可調節配位位點的自體磷酸鈷用於電催化水氧化
在許多鈷基材料中，金屬配位與電催化水氧化性能之間的聯繫仍待研究。本研究設計了一個理想的基於鈷磷酸鹽平臺，以探討配位環境對OER活性的影響。通過簡單地去除Co3（PO4）2·8H2O中的水配體，成功地將鈷的幾何結構由八面體調整為四面體，所得兩種自體材料除配位結構外，其餘特徵基本相同。這兩種材料具有相同的OER動力學，但無水Co3（PO4）2表現出更高的OER活性。根據Raman和XAS的結果發現，
鈷四面體的本徵活性較高，是因其在OER過程中更傾向於形成高活性的高價Co（hydr）氧化物中間產物。這項工作不僅為Co基電催化劑的OER研究提供了新的思路，而且為研究金屬幾何結構對電催化的影響提供了參照。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001737
18. Nat. Commun.：分子間級聯π共軛通道用於電子傳輸供能CO2的光還原
將二氧化碳光還原為燃料，是利用可再生太陽能促進全球碳平衡的有效方法。但光生電子的定向傳遞作為關鍵過程仍存在問題。本文報道了通過修飾共軛聚合物（CPs）的分子內和分子間共軛來構建分子間級聯π-共軛通道驅動CO2光還原。並且首次通過理論計算和瞬態光譜證明了這種雙共軛配位，指出炔基除去的CPs阻止了電子的離域，進而通過分子間級聯通道將局域電子傳遞到活性位點。因此，優化後的CPs（N-CP-D）CO析出活性達2247μmolg-1h-1，相較於未改性的CPs（N-CP-A）提高了138倍。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14851-7
19. Mater.Today：0D/2D均質結構自組裝增強析氫
由於層狀材料具有優異的光電、物理和化學性質，其高效剝離技術在各種應用中受到廣泛關注。在此，本文報道了一種通用、快速的方法來製備二維（2D）納米片和零維（0D）量子點（QDs），使用簡單的低溫介質液相剝離層狀材料（石墨，MoS2, WS2）。在此基礎上，將剝離所得的量子點與納米片自組裝，得到了具有0D/2D同質結構的量子點修飾納米片。單層或少層介孔納米片與量子點相互作用的獨特結構特性，不僅可以暴露大量的邊緣活性位點，而且可以提高電導率，對電催化析氫反應（HER）具有良好的活性和穩定性。這項工作為從各種層狀材料中製備二維同質結構提供了一種強有力的方法。
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702120300420
20. Adv. Sci.綜述：納米碳催化劑:關於活性位點的新見解
雖然碳本身在各種反應中起著催化劑的作用，但經典的碳材料（如活性炭、碳氣凝膠、炭黑、碳纖維等）往往活性低、穩定性差、抗氧化性差。隨著納米碳催化劑的出現，碳材料在催化中的應用有了新的發展。納米碳材料的表面化學調控一直是納米碳材料研究的重點，因為原始碳一般不具有多相催化活性。表面功能化、雜原子摻雜和產生缺陷是製備高效催化劑最常用的策略。然而，催化活性位點的性質以及其在決定活性和選擇性方面的作用仍未得到很好的理解。
本文綜述了幾種主流納米碳的活性位點類型，包括碳納米管、石墨烯基材料和三維多孔納米碳。對活性位點的瞭解將有助於設計和合成活性、選擇性和穩定性更高的納米碳催化劑。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202070028
21. Angew. Chem. Int. Ed.：仿酶活性中間體在中性水介質中還原硝酸鹽
硝酸鹽是全球環境關注的一種普遍的水汙染物。在自然界中，最有效的硝酸還原反應（NRR）是由硝酸還原酶在中性pH下催化的，通過一個高度保守的鉬中心，該中心主要由氧和硫醇鹽基團連接。鉬基NRR催化劑雖然已被開發出來，但大多在有機溶劑中起作用，在水中穩定性較低。最近，一種含氧硫化鉬納米顆粒在中性pH下作為NRR催化劑首次被報道。在納米顆粒催化NRR體系中，通過電子順磁共振和拉曼光譜，確定了一種仿酶五價MoV (=O) S4是NRR的活性中間體。 電位滴定分析顯示MoV-S、S自由基和MoV (=O) S4之間的氧化還原協同作用可能在穩定MoV (=O) S4中發揮關鍵作用，顯示了二級相互作用在促進NRR中的重要性。本文首次確定和表徵氧和硫醇鹽連接的鉬中間體，為高效仿酶NRR催化劑在水溶液中的分子設計奠定了基礎。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002647
22. Angew. Chem. Int. Ed.綜述：超分子策略用於控制限域納米空間內的反應活性
納米空間在生物系統領域中無處不在，引起了超分子化學家極大的興趣。理解納米空間內的化學行為為研究自然界中的生物現象提供了新的視角，併為探索不尋常的選擇性催化形式開闢了道路。超分子化學利用弱而有效的分子間相互作用，如氫鍵、金屬-配體配位和疏水效應來組裝納米級分子結構，使反應具有顯著的速率加速、底物特異性和產物選擇性。在這篇綜述中，作者將重點介紹超分子化學家用來模擬生物過程效率的策略，並闡明如何在定義明確的納米空間內有效地控制化學反應。 將討論諸如襯底的取向和鄰近性、過渡態的穩定和活性位點的摻入等方法。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000045
23. Adv. Mater.：巴比妥酸縮聚得到具有優異可見光催化活性的新型導電聚合物
採用巴比妥酸（BA）熱聚合法制備了一種新型共價、無金屬、光催化材料。通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射、紅外、紫外可見、1H溶液和13C固態核磁共振波譜分析了光催化劑的結構。採用可見光輻照光催化降解溶液相羅丹明B（RhB）染料，研究了不同溫度下BA熱聚合產物的光降解效率。結果表明，將BA在最優溫度300℃下加熱，即仍在發生類似聚合物縮聚的範圍內，得到的光催化劑在可見光照射70min後，去除RhB的光降解效率為96%。BA的縮聚反應是通過三聚體單元的沉澱來完成的。通過添加清除劑和氧飽和等對比實驗來研究光降解過程。結果表明，在光催化劑（BA300）和RhB溶液中加入三乙醇胺、過量的氧和對苯醌是不利的，會降低光降解效率。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907702
24. Adv. Mater.：通過控制負載單個鉑原子作為助催化劑優化TiO2銳鈦礦用於光催化產H2
單原子（SA）催化由於其比活性和選擇性大大提高，成為催化領域的前沿研究領域。
在此，本文報道了一種原子級缺陷工程方法來形成和控制鉑SA位點作為光催化產H2的助催化劑。薄的濺射TiO2層被用作模型光催化劑，並與更常用的（001）銳鈦礦片層相比較。為了形成穩定的SA鉑，在不同的條件下，TiO2層在Ar/H2中被還原（形成不同但明確的Ti3+-Ov表面缺陷），然後浸入稀釋的六氯鉑溶液中。HAADF-STEM結果表明，只有在薄膜基底上，才能通過退火還原的程度成功地控制SA位點的密度。優化的SA-Pt修飾可使濺射的TiO2樣品的歸一化光催化活性比傳統的鉑納米顆粒修飾的TiO2表面提高150倍。HAADF-STEM、XPS和EPR研究共同證實了TiO2上修飾的Pt的原子性質。重要的是，相關表面暴露缺陷中心的密度——即在光催化活性中起關鍵作用的Pt-SA位點的密度——可以得到精確的優化。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908505
25. Nat.Catal.：鉑單原子催化劑的納米結構助力於高活性、穩定地生產氯乙烯
由於替代催化劑體系在高空速下的穩定性有限，減緩了乙炔加氫氯化法在氯乙烯生產中對有毒的氯化汞催化劑的廣泛替代。該研究證明了碳載體上的鉑單原子（最高1,073 K）比其金對應物（最高473 K）穩定得多，從而能夠通過簡單的溫度控制進行簡便、可擴展的製備以及對其配位環境的精確調節。 結合動力學分析、先進的表徵和密度泛函理論，評估了該種Pt催化劑催化性能的由來，從而確定Pt(Ⅱ)-Cl為活性位點，其活性是Pt納米顆粒的三倍。Pt單原子催化劑在乙炔氫氯化中表現出出色的穩定性，並在25h的運行時間之後超過了其金基類似物的時空產率，使其成為可持續生產氯乙烯的候選催化劑物質。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0431-3
26. Angew.Chem. Int. Ed.：由中空金屬有機框架介導製備的銅枝晶原位結構，增強CO2的電還原性能
在高電流密度和高效率下將電催化二氧化碳還原為單一產物仍然是一個挑戰。然而常規的電極製備方法如液滴塗布法，通常具有本徵活性低的缺點。本文中報道了用於製備由3D分層Cu樹枝狀晶體組成的非均相電催化劑的合成策略，該3D分層Cu樹枝狀晶體由原位電合成的中空Cu-金屬有機框架（MOF）衍生，僅需5分鐘即可製備Cu-MOF膜。 該合成策略能夠趨向於暴露更多的活性位點，這有利於將CO2還原成甲酸酯。在基於離子液體的電解質和常用的H型電池中，電流密度高達102.1 mA cm-2，選擇性為98.2％。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001216
27. J.Am. Chem. Soc.：通過電極/電解質動力學的從頭算來增強對Pt(111)上氫析出和氧化反應的理解
氫氧化反應（HOR）和析氫反應（HER）在基於氫的能量轉換中起重要作用。但是，鹼性介質中反應遲鈍的動力學引發了有關機理的爭論，尤其是表面羥基（OH*）的作用。利用密度泛函理論計算獲得的與電位相關的自由能分佈圖，Pt(111)上HER/HOR極化曲線的完整pH範圍暫態動力學模擬與實驗非常吻合。對具有不同金屬-OH*結合能的模型系統的研究證實，接近HOR起始電位的電流是通過OH-而不是OH*的途徑貢獻的，這表明OH*不太可能是HOR的有效活性指標。速度控制步驟的分析表明，酸性電流僅由Tafel步驟控制，而鹼性電流則由Tafel和Volmer步驟共同控制，因為在鹼性條件下Volmer勢壘會大大增加。最後，基於模型研究，本文制定了通過加速Tafel步驟降低鹼性HER/HOR過電位的方案。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13694
28. J.Am. Chem. Soc.：通過陽極生成的高價碘中間體進行電催化C-N偶聯
新型電合成化學的發展有望影響有機合成的效率和可持續性。該研究證明了陽極產生的高價碘中間體可以有效地將界面電子轉移與氧化C-H/N-H偶聯化學進行耦合。高價碘電催化可用於分子內和分子間C–N鍵形成反應。機理研究表明，芳基碘化物的陽極氧化會生成一個瞬態I(II)中間體，該中間體可通過添加乙酸根離子來穩定。該研究代表了用於C–H功能化的無金屬高價碘電催化的第一個實例，並提供了有望為合成電化學中高價碘中間體的發展做出貢獻的機理見解。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13918
29. Adv.Mater.：缺陷碳中邊緣富集的Fe-N4活性位點用於氧還原催化
對於氧還原反應（ORR）最佳Fe-N-C催化劑的研究而言，通過可控地在碳基體中構建氮改性的雙空位（ND）以固定原子Fe並揭示其構效關係必不可少，但仍然具有挑戰性。
本文報道了相對於完整的中心模型（c-ND-Fe），邊緣e-ND-Fe從本質上具有更優的ORR催化活性。密度泛函理論計算表明，e-ND-Fe的局部電子再分佈和帶隙收縮直接導致其對催化四電子ORR具有較低的自由能壘。受此啟發，研究人員合成了一系列具有可調ND-Fe配位的原子級Fe催化劑，這些催化劑證明ORR性能高度依賴於e-ND-Fe物種的濃度，與理論預測吻合。最好的e-ND-Fe催化劑可提供有利的動力學電流密度和半波電勢，在酸性條件下可與商業Pt-C催化劑相媲美。這項工作對通過合理的缺陷工程來開發高活性原子級金屬催化劑的研究有一定的指導意義。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000966
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