本期精選最近一週催化領域的前沿文章，共28篇，供大家學習交流！
1. Nat. Nanotechnol.：單原子銠/氮摻雜碳電催化氧化甲酸
為了滿足潛在應用需求，探索具有高活性和抗CO的新甲酸氧化催化劑非常重要。在這裡，作者成功地在N摻雜碳（SA-Rh / CN）上合成了單原子Rh，並發現SA-Rh/CN對甲酸氧化表現出良好的電催化性能。儘管Rh/C的活性較低，但與現有的Pd/C和Pt/C相比，其活性分別提高了28和67倍。且具有良好的抗燒結性，從而具有出色的催化穩定性。（doi：10.1038/s41565-020-0665-x）
2. Angew. Chem. Int. Ed.：電子效應增強鄰近的Zn/Co單體電還原CO2
揭示單體之間相鄰效應的詳細機制具有重要意義。因為它們不僅可以影響中間體成鍵，而且可以改變反應途徑。本文介紹了相鄰的Zn / Co單體之間的電子效應，有效地促進了CO2電還原為CO。原位衰減全反射紅外光譜（ATR-IR）和密度泛函理論（DFT）計算進一步表明，Zn/Co之間的電子效應增強了*COOH中間體在Zn位點上的鍵合，從而促進了CO的產生。這項工作可以作為一種有前景的方式來揭示相鄰單體的作用機制並調控催化作用。（doi：10.1002/anie.201916218）
3. Angew. Chem. Int. Ed.：MOF衍生碳納米棒封裝的氧化鉍快速選擇性地將CO2電還原為甲酸
二氧化碳（CO2）的轉化有望降低CO2濃度並同時產生有價值產品。這項工作報告了碳納米棒封裝的氧化鉍的製備，以及有效地將CO2轉化為甲酸。這項工作為甲酸生產提供了有效的鉍基MOF衍生物，併為推廣實用的CO2轉化技術提供了見解。（doi：10.1002/anie.202000657）
4. Angew. Chem. Int. Ed.：MoS2限域的Rh原子間距離協同促進高效析氫
作者報道了MoS2約束的單原子銠之間的距離協同作用，在鄰近銠的平面S位點實現了超高HER活性。這項研究提供了一種新的策略，可通過調節受限單原子之間的距離來調節MoS2表面的活性。（doi：10.1002/anie.202003484）
5. J. Am. Chem. Soc.：通過NMR揭示沸石催化劑中第二個骨架Al（IV）位點的結構和催化特性
通過最近開發的串聯混合（SCH）磁體技術，在35.2 T場強下明顯地分辨出HZSM-5沸石中第二個四面體Al原子及其羥基質子產生的新位點。本文的結果傳達了迄今為止關於活性沸石催化劑結構的最高磁場強度數據，並首次在乾燥的HZSM-5催化劑上檢測到Al和H的締合。（doi：10.1021/jacs.0c00590#）
6. Angew. Chem. Int. Ed.：氮、磷摻雜的碳氣凝膠促進二氧化碳電還原
本文報道了第一個使用N, P共摻雜碳氣凝膠（NPCA）來促進CO2還原至CO的工作。通過控制實驗和理論計算發現，吡啶N對CO2還原成CO有很強的活性，而P與N的共摻雜明顯阻礙了其析氫反應（HER），因此電流密度和FE都很高。（doi：10.1002/anie.202004226）
7. Angew. Chem. Int. Ed.：光氧化還原催化合成有機硼的新自由基硼化途徑
本文報道了一種完全不同的自由基生成方法，以及光氧化還原催化下NHC-硼基自由基的反應途徑。 機制研究證實了通過單電子轉移途徑氧化形成NHC-硼基自由基。這些光氧化還原催化的運作模式為合成密集功能化的有機硼開闢了新的途徑。（doi/10.1002/anie.201915619）
8. J. Am. Chem. Soc.：應變釕納米團簇上由硝酸鹽高效電合成氨
本文報道了應變釕納米團簇催化的室溫硝酸鹽電還原生成氨，其速率（5.56 mol gcat-1 h-1）高於Haber-Bosch工藝。這種性能的主要貢獻者是氫自由基，它是由拉伸晶格應變使水分裂時，通過抑制氫-氫二聚作用而產生的。自由基通過在較低的動力學勢壘上加氫限速步驟的中間產物來加速硝酸鹽到氨的轉化。這些發現強調了硝酸鹽電還原在真實的低溫氨合成中的潛力。（doi/10.1021/jacs.0c00418）
9. J. Am. Chem. Soc.：源於含硼金屬-有機框架的氮化硼納米片球形超結構
本文從金屬-有機框架（MOF）粒子出發，通過簡單的溶劑熱轉化過程，合成了由金屬-有機框架納米片（SS-MOFNSs）組成的球形超結構。利用這種獨特的超結構，合成的SS-BNNSs對丙烷選擇性氧化脫氫制丙烯和乙烯具有良好的催化活性。這項工作的結果為製備由二維納米片組成的三維球形超結構提供了一種新的合成策略，可用於催化、儲能以及其他相關領域的高性能應用。（doi/10.1021/jacs.0c01023）
10. Nat. Commun.：協同紫外光和可見光光活化強化銅/氧化鋅/氧化鋁上的低溫甲醇合成
本文報道了一種結合的氧化鋅帶隙激發和銅等離子體激發，可以協同促進銅/氧化鋅/氧化鋁（CZA）催化劑銅-氧化鋅界面的甲醇生產。這些觀察結果為研究CZA催化劑在光熱雙重活化條件下的主要基本過程提供了有價值的見解。（doi：10.1038/s41467-020-15445-z）
11. Joule：緊密結合的納米線-細菌混合體用於高效太陽能驅動二氧化碳固定
通過對界面的研究，我們可以優化硅納米線/Sporomusa ovata系統的CO2還原速率。調節電解質的pH值並增加其緩衝能力形成了一個緊密填充的納米線-細菌陰極。當與光伏設備相結合時，我們的系統的太陽能至乙酸生產效率為∼3.6%，持續7天。（doi：10.1016/j.joule.2020.03.001）
12. Nat. Energy.：CO2脈衝電還原過程中原位生成的形態基序和Cu(I)物種在C2+產物選擇性中的作用
本文報道了通過脈衝CO2電解調節銅催化劑的形貌和氧化態，從而提高了對乙醇的轉化效率。研究人員通過分析循環伏安曲線和非原位原子力顯微鏡數據來監測催化劑形態的演變，而表面的化學狀態則通過準原位X射線光電子能譜進行了檢查。結果表明缺陷和Cu(I)物種的持續再生協同地促進了C-C耦合路徑。（doi：10.1038/s41560-020-0594-9）
13. Angew. Chem. Int. Ed.：缺氫鎳鈷雙氫氧化物用於光催化整體水分解
本文證明了非化學計量的鎳鈷雙氫氧化物可以在陽光照射下自行實現整體水分解，從而避免使用貴金屬助催化劑。 在AM 1.5G陽光照射下，光催化劑的H2析出速率為1.7 μmol h-1，在380 nm下的表觀量子產率（AQE）為1.38％。（doi/10.1002/anie.202002650）
14. Angew. Chem. Int. Ed.：應變調控的鎳納米粒子催化高效氫氧化反應
本文報道了一種鎳催化劑，它在HOR中對於不含PGM的催化劑表現出最高的質量活性，並且在析氫反應（HER）中具有出色的活性。通過在混合N2/H2氣氛下熱解含Ni的金屬有機骨架前驅體，優化了Ni-H2‐2％催化劑，得到了具有不同應變水平的碳負載Ni納米顆粒。Ni-H2‐2％催化劑具有最佳的應變水平，這導致最佳的氫結合能和大量的活性位。（doi/10.1002/anie.201916314）
15. J. Am. Chem. Soc.：鈰基金屬有機層通過雙重光激發催化析氫反應
本文報道了第一個鈰基金屬有機層（MOL），Ce6-BTB的合成，其中包括Ce6二級結構單元（SBU）和1,3,5-苯三苯甲酸酯（BTB）連接體，及其對光催化析氫反應（HER）的功能化。光物理和電化學研究揭示了一種新穎的雙重光激發途徑，通過該途徑，MOL中受激發的光敏劑被還原淬滅，然後將電子轉移到Ce6 SBU上以生成CeIII中心，這些中心進一步被光激發為HER的CeIII*物種。（doi/10.1021/jacs.0c00679）
16. Sci. Adv.：受水解酶啟發的多功能表面活性劑催化劑
本文基於此報道了一種受生物啟發的表面活性劑催化劑，該催化劑結合了水解酶常見的多種化學功能。研究人員通過將表面活性劑官能團賦予胍鹽頭基來重建氧陰離子孔道的氫鍵供體陣列。這些兩親物在溶液中的自組裝驅使功能性頭基在疏水性納米環境周圍緊密接近，從而提供了具有媲美β-胰凝乳蛋白酶的水解速率的模型酯。（DOI: 10.1126/sciadv.aaz0404）
17. Angew. Chem. Int. Ed.: 具有層間催化熱納米空間的等離子體雙層殼納米催化體用於光誘導反應
本文介紹了“納米催化體”，具有金屬雙層中空殼-殼結構的生物反應器雙層囊泡設計的納米反應器，在數納米層間空間內具有許多可控的受限空腔，可由不同貴金屬製備。本研究為下一代納米反應器奠定了基礎，納米反應器製造尺度為幾納米，可最大限度地發揮其功能性，並可定製用於高效利用綠色太陽能進行多種化學轉化。（doi/10.1002/anie.202001531）
18. Angew. Chem. Int. Ed.：由自由基加成極性Truce－Smiles重排使乙烯基脲光催化雙官能化
本文報道了通過自由基-極性交叉機制光催化乙烯基脲的串聯烷基芳基化和膦酰基芳基化。光致氧化還原生成的自由基加成到烯烴上形成一個新的C-C或C-P鍵，併產生一個與尿素官能團相鄰的產物自由基。光催化循環的還原性最終產生一種陰離子，該陰離子經過極性Truce-Smiles重排，形成C-C鍵。（doi/10.1002/anie.202003632）
19. Angew. Chem. Int. Ed.：光電催化雜芳烴的C－H官能團脫羧
本研究報告了一種光電催化法，該方法將有機化學與光催化相結合，通過脫氫實現雜芳族化合物的高效直接脫羧CH烷基化和氨基甲酰化。這種光電催化方法結合了光催化在促進脫羧方面的高效率和選擇性，以及有效的電化學質子還原，使多種雜芳族鹼與各種羧酸和草酰胺酸有效偶聯。該方法可擴展到十克的量級，並適用於藥物分子的後期功能化。（doi/10.1002/anie.202002900）
20. Angew. Chem. Int. Ed.: 雙陽離子-π驅動法實現2D超分子聚合物成為有效的催化劑載體
本文提出了一種“雙陽離子-π驅動”的策略來解決這個問題，並製備了具有長程有序分子空心六邊形的2D自組裝體。雙陽離子-π相互作用使2D自組裝穩定。二維自組裝是消除金屬納米粒子團聚的有效載體。本研究證明，這種2D組裝/鈀納米顆粒雜化物具有可回收性，對於模型反應有優異的催化活性。（doi/10.1002/anie.202000255）
21. Nature：吖啶自由基光還原劑的發現與表徵
作者記錄了中性吖啶自由基的發現、表徵和反應活性，其最大激發態氧化電位為-3.36伏（與飽和甘汞電極相比），它同樣還原為元素鋰，使這種自由基成為最有效的化學還原劑之一。光譜、計算和化學研究表明，扭曲的分子內電荷轉移物種的形成使高能量雙激發態的增強成為可能，從而導致所觀察到的有效光還原行為。作者證明，這種催化生成的PET催化劑促進了一些通常需要鹼金屬還原劑的化學反應，並可用於其他需要溶解金屬還原劑的有機轉化。https://www.nature.com/articles/s41586-020-2131-1
22. Nat. Chem.：鈀催化環化全合成萜烯
作者報道一種策略，通過顛倒自然界的兩相生物合成路線的順序來簡化萜類化合物的合成。作者首先將簡單的分子結合成一個多官能化的線性聚烯，目標位置有全部所需的碳和氧。然後，該化合物在所有官能團的存在下進行多烯環（polyenyne）異構化，得到多氧化（polyoxidized）的萜烯。關鍵反應是鈀催化的多烯環異構化反應，它不僅需要容忍所有的氧官能團的存在，而且還能被它們所促進。https://www.nature.com/articles/s41557-020-0439-y
23. Angew. Chem. Int. Ed.：質子耦合電子轉移催化未活化烯烴的加氫醚化
作者報道了一種催化、光驅動的方案，用於未活化烯醇（alkenols）的分子內加氫醚化，以提供環醚產品。這些反應在可見光照射下進行，並且需要Ir（III）基的光催化劑、Bronsted鹼催化劑和氫原子轉移助催化劑。活性烷氧基被認為是關鍵的中間體，通過質子耦合電子轉移機制，通過醇O-H鍵的直接均相激活產生。該方法具有廣泛的底物適用性和較高的官能團耐受性，可適應多種烯烴取代模式。結果表明，該催化體系也可用於碳醚化反應。doi/10.1002/anie.202003959
24. Angew. Chem. Int. Ed.：γ射線照射促進介孔沸石的結晶
本文首次將γ射線（γ‐rays）照射引入沸石合成中。結果表明，NaA、NaY、Silicalite-1和ZSM-5分子篩的結晶過程大大加快。可靠的實驗證據和密度泛函理論（DFT）計算表明，γ射線產生的羥基自由基（OH*）大大加速了NaA沸石的結晶。除NaA外，還成功地在γ射線輻照下合成了具有MFI結構的介孔ZSM-5分子篩，該分子篩對甲醇轉化反應具有良好的催化性能，這表明該合成策略在各種分子篩上具有普遍性。doi/10.1002/anie.202002886
25. J. Am. Chem. Soc.：可見光光催化碳負離子自由基接力羰基的極性反轉雙官能化反應
光催化與Wolff-Kishner（WK）反應相結合，可以通過自由基碳負離子接力序列（relay sequence）（photo-Wolff-Kishner反應）實現羰基的雙官能化。80多個底物實例證明了該反應序列的廣泛適用性。自由基抑制、氘標記、熒光猝滅、循環伏安和控制實驗等一系列研究支持了本文提出的自由基碳負離子接力機理。doi/10.1021/jacs.0c00629
26. J. Am. Chem. Soc.：（多）滷代雜環芳烴的位置選擇性硫化反應
本文報道了一種簡單的、通用的、與各種藥物有關的、富含電子的雜環芳烴與硫醇發生位置選擇性硫化反應的方法。這種溫和可靠的光催化方法使C-S耦合發生在（多）鹵化底物的最富電子的位置上，補充了現有的方法。實驗和計算研究表明，自由基鏈機制的關鍵步驟是通過親電硫基自由基實現雜環芳基鹵化物的均裂芳香取代，這突出了一個正在發展的反應模式。doi/10.1021/jacs.0c01630
27. J. Am. Chem. Soc.：室溫下銅催化鄰碳硼烷的電化學選擇性B-H氧化
首次實現了銅催化的鄰碳硼烷電化學選擇性籠B-H氧化反應。在室溫、恆電流為4.0 mA下，銅催化的碳酰胺（ carboranyl amides）與苯酚鋰（lithium phenolates）的交叉偶聯反應，通過B-H直接活化生成 B(4,5)-diphenolated o-carboranes，而叔丁醇鋰的使用提供了B（4）-單氧化合物（B(4)-monooxygenated products）。這種反應不需要任何額外的化學氧化劑，生成氫氣和鋰鹽作為副產品。對照實驗表明，反應過程中可能有高價Cu（III）參與反應。doi/10.1021/jacs.0c02490
28. J. Am. Chem. Soc.：溫和條件下三氟氯乙烯與乙烯基醚的光催化可逆失活交替共聚：一種方便獲得主鏈含氟共聚物的方法
與以往在高溫、高壓金屬容器中進行的氣態氟乙烯聚合相比，作者報道了一種在室溫、溫和壓力和LED光源照射下實現光催化三氟氯乙烯（CTFE）和乙烯基醚（VEs）發生可逆失活自由基交替共聚反應的方法。該方法能夠合成具有低 Đ和高鏈端精準度（chain-end fidelity）的各種含氟交替共聚物，允許在“開”和“關”狀態之間反覆切換共聚，可以合成含氟嵌段交替共聚物以及實現後修飾。doi/10.1021/jacs.0c01016
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