溫馨提示：本推文包含20篇文獻，預計閱讀時間約20 min，大家挑感興趣的關注。
1. Angew.Chem. Int. Ed.：通過後處理將四面體骨架外鋁轉化為骨架內鋁，構建具有高催化活性的富鋁介孔納米盒形ZSM-5
納米盒形ZSM-5具有易接近微介孔複合結構和強酸位點，對於受傳質限制和弱酸性影響的多相催化非常重要。合理設計濃縮以及非保護性配位的Al物種，可以促進後處理合成介孔納米盒形ZSM-5。在這項工作中，作者開發了一種簡單有效的方法，將具有正四面體骨架外Al的MFI分子篩轉化為具有低硅鋁比（16）的富鋁介孔納米盒形ZSM-5。通過快速老化沸石溶膠凝膠混合物的策略來製備MFI分子篩母體。通過脈衝場梯度核磁共振（PFG-NMR）擴散，系統地測量了晶體內微介孔的可接觸性，它與高濃度的強酸協同作用，使納米盒形ZSM-5在碳氫化合物裂解制丙烯中表現出極好的催化活性和催化劑壽命。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002416
2. J. Am. Chem. Soc.：分子因素的複雜相互作用影響低碳烯烴在H-SAPO-34催化MTO過程中的擴散
H-SAPO-34催化甲醇制烯烴工藝的特徵在於其對低碳烯烴的高擇形選擇性。催化劑是一個超分子體系，由納米大小的無機籠組成，並由布朗斯特酸性位點裝飾。在反應中，捕獲了以甲基化的苯為主的有機化合物中間物種。這些烴池物種對於催化甲醇轉化至關重要，但也可能堵塞孔道。因此，乙烯和丙烯的擴散在確定最終產物的選擇性中起著至關重要的作用。採用基於力場或密度泛函理論的分子動力學模擬，來確定分子因素如何影響低碳烯烴通過H-SAPO-34的8環窗口的擴散。模擬結果表明，通過8元環的擴散通常是一個受阻過程。籠中不同甲醇、烯烴和芳族物質的負荷可能會大大減慢或促進擴散過程。由於形成了良好的π-主體-客體相互作用，8元環中布朗斯特酸性位點的存在增強了擴散過程。芳香烴池物質嚴重阻礙了分子在沸石晶體之間的擴散及其空間分佈，可能對產物的選擇性產生重大影響。本文中，
作者通過分子動力學模擬，揭示了分子因素如何在複雜的環境中（具有受限的碳氫化合物物種，高烯烴負荷量以及存在酸性位點）影響低碳烯烴的擴散。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10249
3. Nat.Commun.：強大的金屬-載體相互作用促進了熱穩定單原子催化劑的擴大生產
單原子催化劑（SAC）在許多非均相反應中均表現出優異的催化性能。然而，以簡單且可擴大的方式生產熱穩定的SAC仍然是一項艱鉅的挑戰。在這裡，作者報告了通過將亞微米RuO2聚集體與MgAl1.2Fe0.8O4尖晶石進行物理混合，從商業RuO2粉末合成Ru SAC。通過掃描透射電子顯微鏡和X射線吸收光譜，確認了原子級分散的Ru。詳細的研究表明，分散過程不是由氣體原子的捕獲機制引起的，而是由強的金屬-載體相互作用促進的反Ostwald熟化造成的。這種合成策略簡單易行，適合大規模生產用於工業應用的熱穩定SAC。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14984-9
4. Adv.Energ. Mater.：在鈣鈦礦鈦酸鹽中，用Ni代替Ca產生用於析氧反應的新型鈣鈦礦
為了獲得高效的催化和電催化活性，需要進行精心設計具有高分散的金屬納米粒子覆蓋並具有良好的催化劑-載體相互作用的載體結構。最近報道了在鈣鈦礦上原位生長的Ni納米顆粒可增強在高溫系統（例如固體氧化物電池（SOC））中的催化活性。但是，通過常規固相反應制備的微米級初級顆粒的表面積有限，並且往往在主體中保留了大部分活性催化元素，從而限制了此類萃取過程在低溫系統中的效率。在這裡，新的高效溶劑熱途徑被證明活性催化元素可以從較小規模的一次顆粒中分離出來。此外，與先前報道的B位點溶解不同，金屬納米顆粒似乎是從這些鈣鈦礦的A位點溶解的。催化劑顯示出較大的活性位點表面積和強大的金屬-載體相互作用（SMSI），從而使幾何活性提高了約26％（在Eon-set為1.4 V的條件下，質量活性提高了25倍），並且析氧反應（OER）的穩定性更高。本研究的發現展示了在各種低溫電化學系統（包括鹼性燃料電池和金屬空氣電池）中多相催化劑的潛在設計和開發。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202070044
5. Angew. Chem. Int. Ed.：用於TEMPO協同光催化的二維sp2碳綴合卟啉共價有機框架
二維共價有機框架（COFs）在半導體光催化領域正受到廣泛關注。本文提出了一種光催化選擇性轉化的方法，將sp 2碳共軛卟啉基共價有機骨架（Por-sp2COF）光催化與623nm紅光發光二極管（led）的TEMPO催化相結合。在幾分鐘內迅速實現胺向亞胺的高度選擇性轉化。 卟啉連接的π共軛導致紅光的大量吸收；sp2‐C = C‐雙鍵連接確保了在高濃度胺下Por‐sp2c‐COF的穩定性。研究發現， Por-sp2 c-c of的晶體結構對TEMPO光催化的協同作用至關重要。本研究展現了COF的突出特性，尤其是結晶度，通過協同光催化可用來來解決能源和環境問題。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000723
6. Angew. Chem. Int. Ed.：鎳催化磺胺類化合物與（雜）芳基氯化物的交叉偶聯反應
本文報道了鎳催化磺胺類化合物與（雜）芳基氯化物的C-N交叉偶聯反應的研究進展。這些轉換以前只能通過Pd催化劑實現，現在可以通過使用空氣中穩定的（L）NiCl（o-tol）（L=PhPAd-DalPhos和PAd2-DalPhos）預催化劑來實現，而無需光催化。本文報道了一種超過任何報道的磺酰胺C-N交叉偶聯催化劑系統（Pd、Cu、Ni或其他）的高範圍的鹵化物親電體（X=Cl、Br、I、OTs和OC（O）NEt 2） 。本文還介紹了初步的競爭實驗和配位化學研究，研究本文所用催化劑的反應性行為。本文還進行了初步的競爭實驗和配位化學研究，這些實驗有助於理解催化劑的反應性行為。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002392
7. Angew. Chem. Int. Ed.：可見光誘導的鈀催化芳基三氟甲磺酸酯生成芳基自由基
本文報道了溫和可見光誘導的鈀催化的酰胺分子內C-H芳基化反應。該方法通過C（sp2）的裂解進行。1,5-HAT /分子內環化/重芳化可產生有價值的羥吲哚和異吲哚啉-1-酮基序。這種方法提供了易於烯醇化官能團的產物，與傳統的Pd催化條件不兼容。
原文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201915962
8. Angew. Chem. Int. Ed.：懸空屋簷結構碳籠負載單原子鐵催化劑用於高效的氧還原反應
單原子催化劑已引起人們的廣泛關注，特別是在電催化領域。然而，以往的研究大多通過提高金屬負載量來提高催化性能。改變催化劑的形貌有助於催化劑層間的傳質，從而提高活性位點的利用率，也是提高催化劑性能的一種有效途徑。在此，本研究首次
設計了一種用孤立的單原子鐵位點修飾的懸空屋簷結構，該結構通過二氧化硅誘導的MOF模板化(SMMT)方法修飾孤立的單原子鐵位點。該催化劑在鹼性和酸性電解質中均表現出優異的ORR性能，可與最先進的鉑/碳催化劑相媲美，並優於迄今為止報告的大多數非貴金屬催化劑。這種優越的活性來源於其邊緣的多種結構，具有大量的三相邊界，增強了反應物到單原子鐵位點的質量傳輸性能(即增加了活性位點的利用率)，由此驗證了這種合成方法的實用性。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002665
9. Science：通過手性陽離子實現對映選擇性遠程C–H定向激活
手性陽離子作為有機催化劑已被廣泛應用，但其在過渡金屬催化反應中對映選擇性的應用還很少。儘管類似的電荷反轉策略已經取得了成功，即陽離子金屬配合物與手性陰離子配對。
原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1246
10.
Nat. Chem.：用簡單的胺連接遠程C–H鍵官能化和脫羧偶聯
過渡金屬催化的C-H功能化和脫羧偶聯是近30年來發展起來的兩種最重要的合成策略。在這裡，作者使用鹼和簡單的Pd基催化劑體系來連接這兩條反應途徑，以促進由苄基親電試劑進行的對位-選擇性C–H官能化反應。實驗和計算機制研究表明，該途徑涉及不常見的Pd催化的苄基部分脫芳香化作用，然後通過常規的1,5-氫遷移進行需鹼的重芳構化。該反應是對“ C–H活化” 策略的補充，該策略可在C–C鍵形成之前將惰性C–H鍵轉換為C–金屬鍵。相反，該反應利用了反向序列，並在去質子化之前促進了C–C鍵的形成。這些研究為從苄基親電試劑中開發一般的對位選擇性C–H官能化反應提供了機會，並展示瞭如何通過仔細控制反應條件來獲得新的反應模式。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-020-0428-1
11. Chem：一種用於對映選擇性催化的機械平面手性輪烷配體的合成
以不同鏡像形式存在的分子稱為手性分子。手性的產生是由於各種各樣的分子特徵，其中原子被固定在本身是手性的固定方向上，通常，這種“立體生成單元”是通過原子之間的直接鍵來保持的。分子手性也可通過將啞鈴形分子穿過分子環以產生輪烷而產生。但是，這些分子尚未得到廣泛研究，因為直到最近，它們仍很難以一種鏡像形式被合成出來。在這裡，作者報道了基於這種“機械手性”輪烷的催化劑的第一個實例。用手性分子催化在現代化學中極為重要，因為它是合成用於醫療保健和其他領域的手性分子的最有效方法之一。作者的結果表明，機械手性分子是一個很有前途且尚未被開發的合成此類催化劑的平臺。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929420300747
12. Nat.Commun.：釕固定在碳納米管電催化劑上以提高法拉第效率產氫
開發高效、穩定的電催化劑對電化學生產純淨、清潔的氫氣至關重要。在實際應用中，一種經濟、簡便的制氫催化劑的製備方法是必不可少的。在此，作者報道了均勻沉積在多壁碳納米管（MWCNTs）上的釕（Ru）納米顆粒作為一種高效的HER催化劑。 在電流密度為10 mA cm–2下，該催化劑在0.5 M 硫酸溶液和1.0 M KOH溶液中分別表現出13mV和17 mV的低過電位，這超過商用Pt/C催化劑（16 mV和33 mV）。此外，該催化劑在兩種介質中都具有良好的穩定性，在循環過程中幾乎呈現“零損失”。在實際裝置中，該催化劑每消耗一功率能多產生15.4%的氫氣，其Faradaic效率(92.28%)高於基準Pt/C(85.97%)。密度泛函理論計算表明，釕-碳鍵是最可能的活性位點。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15069-3
13. Adv. Energ. Mater.：銅面之間的原子尺度間距用於電化學還原二氧化碳
銅（Cu）提供了一種通過電化學還原二氧化碳（CO2）（即CO2還原反應（CO2RR））生產增值燃料的方法，但設計出對C2+產物具有顯著Faradaic效率的Cu催化劑仍然是一個巨大的挑戰。這項工作表明，Cu對C2+產物的高活性和選擇性可以通過Cu顆粒兩個小面之間的原子級間距實現。這些間距是通過將CuOx顆粒鋰化，去除形成的鋰氧化物，並將CuOx電化學還原為金屬Cu而形成的。此外，間距（ds）的範圍通過使用Cs校正的掃描透射電子顯微鏡（3Dtomo-STEM）確定，並且操作X射線吸收光譜表明，氧化的Cu在CO2RR期間還原為金屬態。此外，將ds控制在5–6 Å可使電流密度比未改性的CuOx納米顆粒高出約12倍，並且對C2+的法拉第效率約為80％。密度泛函理論計算表明，5-6Å的ds最大化了CO2還原中間體的結合能，促進了C-C偶聯反應。因此，本研究表明，ds的控制可用於實現對CO2RR的高活性和C2+產物的選擇性。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202070041
14. J. Am. Chem. Soc.：通過簡單的連接轉換構建完全共軛的共價有機框架實現高效的光酶催化
具有更高穩定性和擴展π共軛結構的共價有機框架（COFs）是非常可取的。在此，兩個亞胺連接的COFs被轉化成超穩定π共軛融合芳香性噻吩[3,2-c]吡啶連接的COFs（B-COF-2和T-COF-2）。通過紅外和固態13C核磁共振波譜對其成功轉化進行了驗證。此外，通過透射電子顯微鏡和粉末x射線衍射圖對噻吩[3,2-c]吡啶連接的COFs結構進行了評估。值得注意的是，結構上的細微差別導致了完全不同的光活性。含三嗪為核心的完全π共軛的T-COF-2展出優秀的光催化 NADH活性，10分鐘的再生率為74%。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00923
15. J. Am. Chem. Soc.：光電化學H2O氧化H2O2合成的近完全抑制析氧作用
太陽能輔助水氧化陽極產過氧化氫（H2O2）與陰極產H2增加了太陽能水分解的價值，但是需要克服主導的氧化產物（O2）的挑戰。
在此，本文報道了一種SnO2-x覆蓋層包覆的BiVO4光陽極，在光電化學（PEC）H2O氧化產H2O2的過程中顯示出幾乎完全抑制O2的析出的巨大能力。基於表面光電壓測量的表面空穴積累，光陽極/電解液界面的向下準空穴費米能級以及2電子和4電子競爭反應之間的熱力學吉布斯自由能，我們可以認為BiVO4的光誘導空穴動態遷移到SnO2-x覆蓋層上，並通過減少能帶彎曲來選擇性地促進H2O2的產生。H2O2的形成可能是由1電子水氧化反應中羥基自由基（OH·）的形成所介導的，本研究中的自旋俘獲電子順磁共振（EPR）研究證明了這一點。SnO2-x/BiVO4光陽極除了能從PEC水氧化裂解產生H2O2外，還能在電催化或光催化條件下抑制H2O2分解為O2，從而實現H2O2的持續積累。總的來說，SnO2-x/BiVO4光陽極的法拉第效率（FE）超過86%，可以在很大的電位範圍內產生H2O2（0.6~2.1 V vs. 可逆氫電極），在1.23 V和AM 1.5光照下H2O2產生平均速率為0.825μmol /min/ cm-2，對應~5.6%的太陽能至H2O2的效率，該性能幾乎超過了以前所有的太陽能輔助產H2O2的性能。由於PEC池中的太陽能水分解同時產生H2O2和H2，我們的結果強調了一種綠色的、經濟有效的“太陽能-燃料”轉換方法。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13410
16. Adv. Mater.綜述：用於先進電池系統的單原子催化材料
高能量密度的先進電池系統吸引了大量的研究熱情，為便攜式電子設備、電動汽車和電網級規模的系統提供了潛力。為了提高轉化型電池的性能，開發了多種催化材料，包括金屬和過渡金屬二硫化物（TMDs）。金屬具有較高的導電性和催化效應，但低表面積的本體結構導致原子利用率低，高化學反應活性導致不利的枝晶效應。TMDs可以化學吸附活性物質，催化活性促進轉化過程，抑制穿梭效應，提高能量密度。但與金屬相比，它們的導電性較差，有限的位點主要集中在邊緣和缺陷上。單原子材料具有原子大小、良好的導電性和獨立的位點，由於其原子利用率高、不飽和配位和獨特的電子結構，是發展先進電池的理想選擇。具有高活性化學捕獲中間體的單個原子位點，可以抑制穿梭效應，促進電子轉移和氧化還原反應，從而實現高容量、高速率和高效率的轉換。在此，
介紹了先進電池系統的單原子催化電極設計。討論了電化學反應、理論模型和原位表徵等方面的主要挑戰和有前途的策略，為今後基於單原子材料的能量系統的研究提供了參考。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201906548
17. Adv. Energ. Mater.：具有周期性凹形結構的空心鈀-金納米鏈作為優良的ORR電催化劑和高效的SERS襯底
由於高導電性、結構穩定性和最大限度的原子利用率，具有一維結構和超薄富鈀表層的獨特鈀-金中空納米鏈（PdAuHCs）表現出優異的氧還原反應（ORR）增強效果。更重要的是，這種PdAu HCs具有周期性的凹結構，可以提高ORR性能。這些結構易於形成高密度的高指數晶面，且弧邊較少。通過離軸電子全息術可以觀察到凹面結構具有很強的應變效應和表面電荷積聚。此外，週期性的凹面結構可以提供強的局域表面等離子體耦合，這意味著
PdAu HCs具有作為高效表面增強拉曼散射（SERS）襯底的巨大潛力。本研究為複雜的貴金屬基納米結構作為高效ORR催化劑和SERS襯底的設計提供了一種新穎而通用的方法。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904072
18. Adv. Funct. Mater.：等離子體誘導的金-鎳磷化物異質結中雙界面的熱載流子分離用於光催化水解
精確控制金屬納米晶體的拓撲結構和適當調製金屬-半導體異質結構是理解等離子體誘導的太陽能轉化為化學能的構效關係的重要途徑。本文提出了一種通過自下而上的溼化學方法，通過在Au納米棒（NR）上Pt催化Ni的準外延過度生長來合成Au/Ni2P異質結構。Ni2P的結構基於Au NR的長徑比和C16TAB封端劑的有效膠束濃度控制。將高度有序的Au/Pt/Ni2P納米結構用於水分解的光電催化陽極系統。電化學和超快吸收光譜表徵表明，Ni2P的結構基序（受Ni的外殼沉積控制）有助於在表面等離激元衰減期間操縱熱電子傳遞。通過優化的Ni2P厚度，長徑比為5.2的含Pt的Au NR的幾何電流密度為10mA cm-2，過電勢為140 mV。光電陽極顯示優異的長時間的穩定性，在1.5 V的輸入電勢下可連續30天保持50h的計時電流性能。這項工作為設計等離子催化納米材料以增強太陽能與化學能的轉化提供了明確的指導。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201908239
19. Adv. Funct. Mater.：在3D和2D打印電極上可調節的室溫合成ReS2雙催化劑，用於光電轉化
3D打印技術在定製用於各種功能的實用基材或電極方面展示出了潛力，ReS2是一種有吸引力的過渡金屬二硫化物（TMD），具有很強的光電化學活性。本文單獨製備NH4ReS4前體，在3D打印的碳電極和2D打印的碳電極上進行隨後的室溫下ReS2電沉積。將上述兩種技術結合以進行電化學的下一步工作–克服了在高溫或低壓下運行的TMD普遍使用的合成技術的侷限性，因為這些侷限性與只能承受相對低溫的3D打印聚合物電極不兼容。隨後研究了沉積的ReS2作為水析氫反應和光電化學氧化中的雙功能電催化劑和光催化劑的性能。此外，可以調節電沉積條件以優化催化活性。這些積極的結果表明，在合理設計的導電平臺上基於電沉積技術的TMD既簡單又通用，這為其他TMD和電化學能源設備的低溫基板的製備創造了許多可能性。
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201910193
20. Adv. Energ. Mater.：硫處理的鐵基金屬有機框架上的熱催化過程助力於電催化高效析氧反應
析氧反應（OER）是水分解的瓶頸過程，尋找高效、耐用，低成本且原料豐富的電催化劑仍然是主要挑戰。本文用硫處理的鐵基金屬有機框架催化劑催化OER反應，在10 mA cm-2的電流密度下具有218 mV的低過電勢，並且室溫下Tafel斜率低至36.2 mV dec-1。100小時後仍可保持其97％的初始活性，它可以分別在298和330mV的低過電勢下以500和1000 mA cm-2的高電流密度工作。 值得注意的是，它在296 mV的過電勢下電流密度可達到1000 mA cm-2，在50°C時具有良好的穩定性，完全滿足大規模工業用水電解的要求。高催化性能可歸因於*OH或*OOH物種的–SO3基團捕獲H+的熱催化過程，該過程串聯到電催化途徑，然後顯著降低OER過電勢。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000184
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