1. J. Am. Chem. Soc.：含Pt團簇MOF衍生的1D Pt@CeO2催化氧化甲苯的原位研究

從Pt@CeBDC MOF製備了Pt@CeO2-BDC的獨特一維奈米結構。Pt@CeO2-BDC富含氧空位，並且2 nm Pt團簇均勻沉積在1D介孔多晶CeO2上。在光譜原位拉曼-線上FTIR反應器中進行甲苯氧化，以闡明反應機理並建立結構-活性關係。反應進行如下：

（I）低溫下透過與表面過氧化物的反應，甲苯作為苯甲酸酯中間體吸附在Pt@CeO2-BDC上；

（II）涉及晶格氧的反應活化和開環，伴隨著缺陷密度的變化，表明表面重排；透過晶格氧完全氧化為CO2和H2O，還原的二氧化鈰消耗吸附的氧再氧化。

Pt團簇主要以Pt2+的形式存在，表面上有少量Pt0和Pt4+，促進了吸附和反應活化。Pt-CeO2介面在低溫下形成還原的二氧化鈰位點，並透過Langmuir-Hinshelwood機理將甲苯氧化為苯甲酸酯類。隨著反應溫度升高，晶格氧的作用變得很重要，主要透過Mars-van Krevelen機理產生CO2和H2O。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08640

2. Nat. Catal.：板鈦礦TiO2奈米棒表面Co催化脫氧反應

高效的析氧反應電催化劑（OER）對於清潔能源和燃料轉換電化學裝置的發展至關重要。然而，多相電催化劑結構的複雜性給闡明其表面催化位點和OER機理帶來了很大的挑戰。本文中，我們報道了板鈦礦TiO2奈米棒(210)表面（Co-TiO2）催化單位點Co呈現出迄今為止報道的Co基多相催化劑中最高的迴圈頻率，在300和400 mV過電位下分別達到6.6±1.2和181.4±28 s−1。基於巨正則量子力學計算和原位和非原位光譜探針驗證的單位點Co原子結構，我們建立了Co-TiO2催化反應動力學的應用電位函式，揭示了OER的吸附演化機制。計算預測的Tafel斜率和週轉頻率與實驗有很好的一致性。

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https://doi.org/10.1038/s41929-020-00550-5

3．Nat. Catal.：手性四芳基甲烷的催化對映選擇性合成

儘管合成化學在上個世紀經歷了長足的發展，但要完全滿足藥物開發的需求仍然存在挑戰。由於缺乏對後者化學空間的有效利用，在藥物發現中線性和圓盤狀分子的取樣存在偏差。具體而言，合成四芳基甲烷（一種獨特的球形分子家族）的有效策略仍然匱乏。特別地，由於在合成全部芳基取代的四芳基立體中心時遇到了空間擁擠和具有挑戰性的立體控制，目前基本上沒有有效的手性四芳基甲烷的不對稱合成。在這裡，作者公開了具有高對映選擇性的手性四芳基甲烷的有效催化合成。控制實驗和密度泛函理論計算表明，氫鍵相互作用是立體控制成功的關鍵。獲得的對映體富集的產品顯示出出色的抗癌活性。

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https://www.nature.com/articles/s41929-020-00535-4

4. J. Am. Chem. Soc.：透過在三維奈米結構Ni陣列上加入親氧過渡金屬調節結合能力加速鹼性析氫反應

開發高效、廉價的鹼性水電解析氫反應（HER）電催化劑是可再生氫能技術的關鍵。然而，HER在鹼性溶液中的緩慢反應動力學阻礙了高效能制氫的進展。本文透過結合一系列親氧過渡金屬原子，研究了Ni基薄膜催化劑的HER活性隨結合能的變化趨勢。研究發現，親氧原子的摻雜可調節Ni表面氫離子和羥基離子的結合能力，首次建立了OH結合能與鹼性HER活性之間的火山關係。特別是Cr摻雜的Ni催化劑在鹼性介質中表現出最佳的OH結合能和H結合能，有利於水的解離和提高HER活性。透過引入三維（3D）Ni奈米螺旋陣列（NHs），進一步增強了催化效能，為電荷轉移和傳質提供了豐富的表面活性位點和有效通道。Cr摻雜劑的加入加速了水的解離吸附過程，使其在鹼性介質中的催化活性顯著增強。該方法可為高效利用地球豐富元素催化鹼金屬雙金屬電催化劑提供合理的設計策略和實驗方法。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c10661

5. J. Am. Chem. Soc.：負載在金屬有機層上的可調節鈷-多吡啶催化劑在低過電位下電化學CO2還原

Co中心在電化學CO2還原（CO2RR）中是有活性的，它的活性可以透過改變其配位環境來調節。但在均相體系中，Co中心周圍的配位數由於低配位Co的雙分子分解而不易改變。本文報道了電化學CO2RR在二維金屬有機層（MOLs）支撐的Co中心周圍的第一個配位球中N原子數從2到5的系統調整。N原子來自聯吡啶、三聯吡啶和苯基吡啶配體的組合。Co中心被分離並穩定在MOL上，以防止雙分子分解。所有的催化劑，記為MOL-Co-Nx（x = 2-5），都具有電化學還原CO2成CO的活性，但其活性高度依賴於配位N原子的數量。當過電位僅為380 mV時，MOL-Co-N3的最高電流密度為2.3 A mg-1，CO法拉第效率為99%。密度泛函理論計算將Co-N3中心的高活性歸因於配位場強度和開放配位位點的平衡：高配體場強度促進反饋鍵，而開放的配位位點允許HCO3-協助，兩者都加速C-O裂解。因此，MOLs為系統研究電催化中開放金屬中心的配位環境與反應活性之間的關係提供了一個獨特的平臺。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c10719

6. J. Am. Chem. Soc.：金屬-有機框架的中間體結合控制提高電化學CO2的還原能力

在電化學CO2還原反應（CO2RR）中，控制中間體結合是調節產物選擇性和催化活性的關鍵。在這裡，我們報道了利用網狀化學控制CO2RR中間產物與包裹在金屬有機框架（MOFs）內的金屬催化劑的結合，從而使我們能夠改進CO2RR電催化。透過系統地改變面心立方（fcu）MOF中的有機連線劑和金屬節點，我們調整了MOFs對CO2的吸附、孔開度和路易斯酸度。利用原位x射線吸收光譜（XAS）和原位拉曼光譜，我們發現，MOFs在操作條件下是穩定的，隨著區域性CO2濃度的增加，這種調節發揮了最佳化MOFs內部Ag奈米顆粒表面*CO結合模式的作用。結果表明，我們將CO選擇性從Ag/Zr-fcu-MOF-1,4-苯二甲酸（BDC）的74%提高到Ag/Zr-fcu-MOF-1,4-萘二甲酸（NDC）的94%。本研究為利用MOFs進行CO2RR材料設計提供了進一步的途徑。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c10774

7. J. Am. Chem. Soc.：揭示乙醇和醛在NiOOH上電化學氧化的兩條途徑

醇的選擇性氧化為相應的醛或羧酸是有機合成反應中最重要的一類。此外，電化學乙醇氧化被認為是一種可行的陽極反應，可以與電化學和光電化學池中的析氫或其他還原燃料生產反應配對。NiOOH作為一種析氧催化劑被廣泛研究，是選擇性醇氧化中最有前途的電催化劑之一。自20世紀70年代以來，人們就已經認識到NiOOH電化學氧化乙醇是透過氫原子轉移到NiOOH進行的。

在本研究中，我們建立了在更正的電位下NiOOH上第二種更主要的醇氧化途徑。使用我們開發的三步電化學程式，我們消除了不同醇類和醛類對應於這兩種途徑的電流。結果表明，醇類和醛類對這兩種氧化途徑的偏好存在明顯差異。我們的三步電化學程式也允許我們評估不同氧化途徑所涉及的鎳價，以闡明它們的機制差異。利用這些實驗結果和計算研究，我們提出新的途徑需要氫化物從基底轉移到NiOOH中的Ni4+位。該研究為理解氧化物和氫氧基催化電極上的各種氧化電化學脫氫反應提供了必要的基礎。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c10924

8. Angew. Chem. Int. Ed.：二維多孔鉬磷化/氮化異質結奈米片用於pH通用析氫反應

鉬基催化劑的形貌和異質結工程是高效析氫反應的研究熱點，但同時實現這兩個目標仍然是一個挑戰。在此，我們展示了一種基於聚乙二醇（PEG）介導組裝路線熱解2D [PMo12O40]3--三聚氰胺（PMo12-MA）奈米片前驅體制備二維多孔MoP/Mo2N異質結奈米片的新策略。異質結構奈米片的厚度約為20奈米，且具有豐富的孔隙（<5奈米）。這些結構特徵提供了促進HER活性的幾個優勢，包括理論計算證實的異質結周圍有利的水解離動力學，二維奈米片的大可達表面和透過孔隙增強的傳質能力。因此，二維多孔MoP/Mo2N異質結奈米片在鹼性、中性和酸性電解液中分別顯示出89、91和89 mV較低的HER活性，電流密度為10 mA cm-2。特別是在中性和鹼性介質中，當電流密度分別為> 55 mA cm-2和>190 mA cm-2時，其HER效能優於商用Pt/C。該工作對於構建二維多孔異質結構催化劑具有重要的應用前景。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016102

9. Angew. Chem. Int. Ed. ：[Mo3S13]2-—作為MoSx析氫催化的模型系統：用紅外多光子離解光譜探測氣相質子化位點

硫化鉬基材料被稱為高效析氫反應（HER）催化劑。由於催化過程中硫化鉬上氫原子的結合位點仍在爭論中，[HMo3S13]–是一個有趣的分子模型系統來解決這個問題。本文中，作者透過將傅立葉變換離子迴旋共振質譜（FT-ICR MS）與紅外多光子離解（IRMPD）光譜結合，在氣相中探測[HMo3S13]–團簇。研究表明，在2450 cm–1處有一種明顯的S–H拉伸振動。基於DFT計算的熱化學引數強烈地表明，氫的吸附位點是一個末端二硫化物單元。

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https://doi.org/10.1002/anie.202014449

10. Angew. Chem. Int. Ed.：鎳與鉬合金化顯著加速了鹼性氫電催化反應

鹼性溶液中的雙功能氫電催化（氫氧化和析氫反應）是理想的，但具有挑戰性。在所有可用的電催化劑中，鎳基材料是唯一可用於鹼性氫氧化的非貴金屬基材料，但通常活性較低。在這裡，作者證明適當地使Ni與Mo合金化可以顯著提高其電催化效能。Ni4Mo合金奈米粒子是透過還原鉬酸鹽插層的Ni(OH)2奈米片製備的。最終產品在50 mV的過電勢下表現出明顯的氫氧化活性，超過Pt基準，並且具有創紀錄的79 A g-1的高質子比動電流。在鹼性溶液中也可以測量出優異的析氫效能。這些實驗資料透過理論模擬得到了合理的解釋，Ni與Mo合金化顯著地削弱了其對氫的吸附，改善了羥基的吸附，降低了水形成的反應勢壘。

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https://doi.org/10.1002/anie.202013047

11. Angew. Chem. Int. Ed.：整合電極上NiSn原子對協同電催化還原CO2的研究

電化學還原CO2（CO2RR）成增值化學品提供了緩解全球變暖和能源供應問題的有效方法。然而，如何開發高效的CO2RR電催化劑來提高反應效率和指導對催化機理的認識仍然是一個巨大的挑戰。在本文中，作者展示了在分層整合電極上的NiSn原子對電催化劑（NiSn-APC），在同時促進CO2RR形成甲酸鹽的活性和選擇性方面表現出協同效應。NiSn原子對由相鄰的Ni和Sn分別與4個氮原子（N4-Ni-Sn-N4）配位而成，並透過高角度環形暗場掃描電鏡（HAADF-STEM）和擴充套件X射線吸收精細結構（EXAFS）證實。通常，製備的NiSn-APC對CO2RR成甲酸反應具有優異的活性，其轉化率為4752 h-1，甲酸鹽產率為36.7 mol h-1gSn-1，活性中心利用率為57.9%，優於之前報道的單原子催化劑（SACs）。此外，原位衰減全反射紅外光譜（ATR-IR）和密度泛函理論（DFT）計算都驗證了相鄰Ni對Sn的電子再分配，這降低了*OCHO中間體的勢壘，並使該勢能決定步驟在熱力學上是自發的。本文的NiSn協同催化CO2RR為合理設計和製備效能顯著提高的原子對電催化劑提供了一個成功的範例。

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https://doi.org/10.1002/anie.202014655

12. ACS Energy Lett.：高活性單元化可逆燃料電池電催化劑的模組化設計

本文介紹了一種模組化、多組分催化劑的設計原理，並用一種單元化可逆燃料電池（URFCs）氧電極設計的三組分氧還原/析氧反應（ORR/OER）催化劑為例進行了說明。該催化劑體系在液體電解質和單一單元可逆燃料電池實驗中表現出前所未有的催化效能。分別對ORR或OER具有活性的不同組分分別進行製備和彼此獨立地最佳化，並在電極製備過程中進行物理混合。新型模組化URFC催化劑Cu-α-MnO2/XC-72R/NiFe-LDH將碳負載、銅穩定的α-MnO2-ORR催化劑與NiFe-LDH-OER催化劑相結合，在URFC迴圈下表現出比鉑族金屬更高的活性和穩定性。對OER組分的碳和層間陰離子進行逐步模組化最佳化，得到了進一步改進的衍生物Cu-α-MnO2/O-MWCNTs/NiFe-LDH-Cl-。這種URFC催化劑在旋轉圓盤電極（RDE）尺度上的綜合過電位ηORR-OER和效能穩定性優於所有以前的材料。對其單電池效能進行了分析和討論。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02203

13. Adv. Funct. Mater.：雙功能鈣鈦礦-BiVO4串聯裝置用於不間斷的太陽能和電催化水分解迴圈

光電化學（PEC）燃料合成依賴於晝夜迴圈的間歇性太陽強度，並在夜間停止。本文描述了一種整合裝置，該裝置不僅具有PEC水分解功能，而且還可以在夜間使用電解槽來提高總容量因子。該雙功能系統基於“人造葉”串聯PEC體系結構，該結構包含由石墨環氧/ parylene‐C塗層保護的反結構鹵化鉛鈣鈦礦（在水中可執行96小時保持穩定）和多孔BiVO4半導體。吸光劑分別與析氫催化劑（Pt）和Co基水氧化催化劑接觸，後者也可以直接由電驅動。因此，在輻照期間，該器件可以在PEC模式下工作，並透過繞過半導體結構在黑暗中切換到電力驅動模式。在模擬太陽照射下，雙功能鈣鈦礦-BiVO4串列電池可提供1.3%的太陽能-氫氣效率，並可在1.8 V下開始水電解。與其他裝置相比，所提議裝置的緊湊設計和低成本可能為全天候燃料生產提供了一個優勢。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202008182

14. ACS Catal.封面：超穩定高活性稀土-過渡金屬共摻雜二氧化鈰CO氧化催化劑的設計

除具有簡單的高活性外，具有良好穩定性的催化劑設計對於各種反應至關重要。在這裡，作者評估氧化鈰催化劑作為模型反應，以合理設計具有高活性的超穩定催化劑。該目標是透過同時摻雜稀土（RE）和過渡金屬（TM）來實現的。RE摻雜劑透過抑制可能導致催化劑失活的燒結來穩定催化劑。TM摻雜劑透過促進表面缺陷的形成而增加了活性。因此，在10個週期的測量中，共摻雜有RE（= La，Sm）和TM（= Cu）的二氧化鈰具有增強的催化活性以及優異的抗失活性（約700小時）。這種方法將為用於多種催化反應的超穩定氧化物材料的設計提供啟發。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03386

15. Sci. Adv.：與外部氧化劑相容的磷（III）定向位點選擇性C–H羰基化

本文首次開發了一種外氧化劑相容體系，涉及磷（III）導向的C–H官能化。據報道，吲哚與一氧化碳和醇進行了高效的C–H酯化反應，其中高反應性和獨有的C7選擇性來自於鈀的催化下P（III）導向基團的選擇以及苯醌作為外部氧化劑。這種方法顯示出許多優點，包括易於獲得和移除的導向基團、使用廉價的羰基化源、廣泛的底物範圍和優良的位置選擇性。X射線分析證實了兩個環糊化（cyclopalladated）的中間產物，揭示了P（III）導向的C–H金屬化反應的關鍵機理特徵。

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https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1378

16. Chem：聚乙烯中C–H鍵的選擇性催化氧化產生具有增強粘合力的功能材料

由分子量和結構可控的簡單乙烯基單體合成功能性和可加工聚乙烯一直是高分子化學的一大挑戰。乙烯均聚物的聚合後改性在這方面很有吸引力，但由於缺乏有效的方法對聚烯烴中的C–H鍵進行選擇性官能化而受到阻礙。本文報道了具有不同分子量和結構的商品聚乙烯中C–H鍵的選擇性催化氧化。值得注意的是，即使在較低的官能化程度下，官能化材料也表現出未改性聚烯烴所不具備的物理性質，例如強附著力和能用普通水性乳膠漆進行噴塗。這些觀察結果表明，本文所述的選擇性改性聚乙烯可能有助於將現有的商品塑膠轉化為更有價值和更具可持續性的材料。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929420306033

17. J. Am. Chem. Soc.:銳鈦礦型TiO2（101）對SO2的光誘導吸附與氧化

分子吸附是所有非均相催化反應的基本步驟。但是目前對固體表面發生光子誘導的吸附過程機理了解甚少，主要是其涉及到激發的催化劑狀態，使分析複雜化。本文展示了一種利用密度泛函理論（DFT）來量化過渡金屬氧化物上光誘導吸附過程，並揭示這些反應的機理的方法。利用DFT和原位漫反射紅外傅立葉變換光譜（DRIFTS）研究了SO2在TiO2（101）上的光吸附行為。詳細描述了TiO2的光催化脫硫過程，硫酸鹽形成了一種穩定的表面產物，對催化表面造成有毒害作用。

這項工作確定了表面SO42-是造成表面中毒的硫酸鹽物種，並展示了TiO2（101）上的SO2逐步氧化得到SO42-的過程。最初，分子透過光催化吸附過程與晶格O2-結合，形成表面亞硫酸鹽，隨後透過從吸附的O2分子轉移中性氧將其氧化為表面SO42-。這項工作進一步解釋了這種氧化產物在與水和表面羥基相互作用過程中是如何變化的，可以作為表面反應的指示。該方法可以推廣到其他光催化和電催化過渡金屬氧化物體系。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c09683

18. Nat. Catal.: X射線光譜分析用於去除NOx的車用Cu-SSZ-13型催化劑的化學梯度

氮氧化物（NOx）排放是主要的汙染源，要求催化後處理系統性能不斷提高。然而，催化劑的開發常常受到對催化劑作用理解受限的阻礙，模型催化劑（而非技術催化劑）的廣泛使用以及全域性而非空間解析的表徵工具加塊了催化劑的開發。本文結合X射線吸收光譜和顯微層析成像技術，對Cu-SSZ-13塗層整體式催化劑在NOx還原過程中Cu的化學狀態進行了三維化學成像。在微米空間解析度下揭示了銅氧化態和配位環境中由於NOx還原、NH3吸附-解吸以及傳質現象相互作用而產生的銅氧化態和配位環境梯度。關鍵的是，透過operando X射線光譜層析成像可以實現直接三維視覺化非模型催化劑上覆雜反應，有助於對結構-活性關係的理解，包括質量和熱傳輸效應的觀察。

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https://doi.org/10.1038/s41929-020-00552-3

19. Nat. Nanotechnol.: 溫和條件下合成氨的機械力化學

氨是最重要的合成原料之一，主要由哈伯-博世工藝在400–500℃和100bar以上的壓力下生產。由於動力學原因，該過程不能在環境條件下進行。本文證明在45°C和1bar下，可以使用鐵基催化劑透過機械化學方法合成氨。採用該工藝，氨的最終濃度達到82.5vol%，高於最新的高溫高壓合成氨（25vol%，450℃，200bar）。機械力化學誘導的高缺陷密度和對鐵催化劑的強烈衝擊是合成條件溫和的原因。

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https://doi.org/10.1038/s41565-020-00809-9

20. J. Am. Chem. Soc.: 金屬-氮-碳單原子催化合成過氧化氫過程中金屬中心的本徵活性

金屬-氮-碳（M-N-C）單原子催化劑（SACs）對許多重要的化學反應具有很高的催化活性。然而，由於目前的M-N-C催化劑缺乏明確的原子結構控制，對其內在催化活性的理解仍然不明確。本文使用具有相同金屬配位環境的共價有機骨架SACs作為模型催化劑來闡明M-N-C SACs中各種金屬中心的內在催化活性。透過六種3d過渡金屬催化過氧化氫（H2O2）發現pH通用活性趨勢，其中Co的催化活性最高。利用一個可靠的金屬中間態氧原子的能量密度，來預測金屬離子的總能量。實驗進一步驗證了由熱力學描述預測的Ir中心的高活性。本文提出了一類結構明確的模型催化劑，並明確了H2O2合成中M-N-C SACs的金屬中心的機理，可進一步推廣到其它反應中。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10636

21. Adv. Mater.: Rh-SnO2介面上乙醇的選擇性氧化反應

直接乙醇燃料電池（DEFCs）具有能量密度高、生物可再生、儲運方便等優點，是一種極具吸引力的能源。然而，DEFCs的陽極反應，即乙醇氧化反應（EOR）由於對CO2的選擇性低（C1途徑）和對CH3COOH（C2途徑）的高選擇性而效率低下。本研究在SnO2-Rh奈米片（NSs）的Rh-SnO2介面實現高選擇性EOR。最佳化後的0.2SnO2-Rh-NSs/C催化劑表現出良好的鹼性EOR效能，C1途徑的質量活性為213.2mA mgRh−1，法拉第效率為72.8%，分別是Rh-NSs/C催化劑的1.7和1.9倍。C2H5OH的C-C鍵斷裂形成CO2，促進有毒中間體（*CO和*CH3）氧化，抑制催化劑失活。這不僅為EOR提供了一種高選擇性、高活性、高穩定性的催化劑，而且為透過介面改性設計高效催化劑提供了基礎研究。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005767

22. J. Am. Chem. Soc.：非共軛聚合物介導的串聯電荷轉移促進光電催化水氧化

共軛聚合物被認為是沿分子框架產生π電子的導電載體介質，而非共軛絕緣聚合物由於其無法參與太陽能的氧化還原動力學和電荷轉移過程通常被忽視。考慮到基於金屬奈米簇（NC）的光系統超短電荷壽命以及顯著缺陷，到目前為止，尚未進行透過原子級精確的超小型金屬NC作為新型光收集天線實現對電荷遷移的微調的研究。本文透過概念上新的化學方法（透過谷胱甘肽（GSH）封端的概念性新化學策略）來探究非共軛聚合物的電荷轉移能力，以調節這種固態非導電聚合物在金屬NC（Aux和Au25）上的電流。

金（Aux @GSH）NC和聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）交替自組裝在金屬氧化物（MO：WO3，Fe2O3和TiO2）基底材料上。週期性插在Aux(Au25) NC層之間的超薄非共軛PDDA過渡層同時充當電荷轉移介質，透過形成串聯電荷轉移鏈來促進從Aux(Au25) NC到MO的單向電子流，因此在光照射下賦予多層MO/(PDDA-Aux)n異質結構顯著增強的光電化學水氧化效能。PDDA作為級聯電荷介質的出乎意料的作用已證明是普遍的。該工作將有利於釋放非共軛聚合物潛在的電荷傳輸能力，將其作為新型的太陽能到化學轉化的電荷傳導介質。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11057

23. ACS Energy Lett.：耐缺陷TiO2包覆和離散化的光陽極用於> 600 h的穩定光電催化水氧化

該研究透過選擇性區域金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）將GaAs奈米線陣列生長到光敏平面Si基底上，利用原子層沉積（ALD）將無定形TiO2（a-TiO2）穩定層塗覆在其表面，隨後繼續沉積一層NiOx電催化劑層。縱列的平面Si /奈米線GaAs / a-TiO2 / NiOx光電陽極在1.0 M KOH（aq）中持續光催化水氧化600 h以上，而沒有大幅光電流衰減。在> 600 h的光陽極操作過程中，奈米線的形態和結構完整性得以保留，這證實了透過在自鈍化和絕緣基底上離散化吸收體的結構來緩解和隔離奈米級缺陷的好處。經過600小時的測試後，光電陽極的奈米形貌和組成被表徵為揭示了自限腐蝕行為。它提供了一種有前途的方法，可以將有效的但不穩定的吸收劑（例如III-V材料）開發成耐缺陷，耐腐蝕的光陽極。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02521

24. ACS Catal.：4-6族金屬取代BEA分子篩上H2O2參與的烯烴環氧化反應：反應中間體、反應路徑和線性自由能關係

烯烴環氧化的速率和選擇性取決於非均相和均相催化劑的活性金屬中心。儘管第4組金屬（Mo，W）比第4組或5組金屬和分子絡合物具有更大的電負性，並且相應的分子絡合物具有更高的環氧化速率，但對於沸石催化劑而言，這些關係尚未建立。該研究結合互補的實驗方法來確定不同金屬對BEA框架內活性位點對H2O2 參與的1-己烯環氧化催化反應的影響。

採用後合成方法將4-6組過渡金屬原子（Ti，Nb，Mo，W）摻入沸石BEA的骨架中。原位拉曼光譜和紫外可見光譜顯示，H2O2活化形成所有M-BEA上的過氧化物（M-(η2-O2)）和氫過氧化物（M-OOH），在W-和Mo-BEA上也形成金屬含氧化合物（M═O），後者迅速洩漏。環氧化的週轉率隨反應物濃度和順式-二苯乙烯環氧化產物構象的變化而變化，表明環氧化物產物是由動力學相關的O原子從M-OOH或M-(η2-O2)中間體轉移至C═C形成的鍵和顯示兩個不同的動力學機制，其中H2O2衍生的中間體或吸附的環氧化物分子在活性位點占主導地位。Ti-BEA催化環氧化的轉化效率是Nb-BEA和W-BEA的60和250倍，這反映出Ti-BEA環氧化和H2O2分解的表觀活化焓（ΔH‡）比Nb-和W-BEA的要低。金屬之間環氧化的ΔH‡值比H2O2分解的勢壘之間的差異大得多，並且導致1-己烯環氧化選擇性的巨大差異，範圍從Ti-BEA的93％到W-BEA的20％。兩種途徑的ΔH‡值與透過等溫滴定量熱法測得的從溶劑到活性位點的1,2-環氧己烷吸附的焓值呈線性比例關係。這些相關性證實，儘管活性金屬原子與BEA骨架的配位，側鏈氧種類的型別和數量以及溶劑分子的複雜性存在差異，但線性自由能關係對於這些系統仍然成立。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03394

25. ACS Catal.：甲醇部分氧化過程中銀催化劑上多組分氣相的近表面成像

為了解決超高真空研究與實際操作壓力之間的壓力差距，越來越多地使用操作技術來探索非均相催化中的基礎化學。由於大多數操作實驗都集中在表面和與表面結合的物質上，因此存在近地表氣相的知識鴻溝，缺乏該區域的性質傳達的有關催化機理的基本資訊。該研究演示了使用互補的近表面光學和質譜技術在實時催化實驗中氣相物種和溫度分佈的原位視覺化和測量。在銀催化劑上甲醇的部分氧化證明了這些診斷技術在600託（800 mbar）的壓力和150至410°C的溫度下的價值。平面鐳射誘導的熒光提供了甲醛產物分佈的二維影象，該影象顯示了在不同流動條件下催化劑上方邊界層的形成。拉曼散射成像可測量各種主要物質，例如甲醇，氧氣，氮氣，甲醛和水蒸氣。近地表面分子束質譜儀可使用氣體取樣探針同時檢測所有物種。檢測氣相自由基（例如CH3和CH3O）以及次要產物（例如乙醛，二甲醚和甲酸甲酯），可以洞悉甲醇部分氧化的催化機理。這些技術的組合提供了非均相催化中氣相與表面之間耦合的詳細描述，並使得能夠在不同的操作條件下進行引數研究，這將增強我們限制非均相催化的微觀動力學模型的能力。

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https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04396

26. Science：可調控的醌類支援高轉化率的Pd催化劑，用於O2氧化C–H芳基化

鈀（II）催化的碳氫（CH）氧化反應可以簡化藥物，農用化學品和其他複雜有機分子的合成。然而，現有方法通常在高鈀（Pd）負載（例如10mol％）下表現出不良的催化劑效能，並且需要（超）化學計量的不期望的氧化劑，例如苯醌和銀（I）鹽。本研究探討了代表性的Pd催化的CH-H氧化芳基化反應的機理，並闡明瞭損失催化劑效能的機理，包括消耗底物的副反應和螯合作為非活性物質的催化劑。 醌助催化劑的系統調節克服了這些有害特徵。使用2，5-二叔丁基對苯醌可以有效地利用分子氧作為氧化劑，提高反應收率，並透過Pd催化劑提供> 1900的高轉化效率。

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https://doi.org/10.1126/science.abd1085

27. Nat. Catal.：鐵催化苯乙烯的不對稱碳氮化

烯烴的碳氮化是將烴直接轉化為含氮分子的有效方法，此類化學物質在醫學和材料科學中得到了廣泛的應用。儘管碳氮化反應發展迅速，但不對稱的自由基碳氮化仍然有待研究。該文章報道了透過鐵催化的基團轉移機制實現烯烴的自由基不對稱碳氮化的策略。該方法從廉價的工業化學原料中得到有價值的手性滷代有機疊氮化物，並對其機理進行了探討。該研究有利於激發對映選擇性自由基反應的進一步發展。

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https://doi.org/10.1038/s41929-020-00551-4

28. Nat. Chem.：錳催化烯烴的甲矽烷基化

過渡金屬催化的氧化還原中性的烯烴脫氫甲矽烷基化是有機合成中的一項長期挑戰，目前的方法存在選擇性低且範圍狹窄的問題。基於此該研究提供了一種錳的催化脫氫矽烷化和加氫矽烷基化的簡單方法，其中Mn2(CO)10作為催化劑前驅體，透過使用配體調諧的金屬自由基反應性策略。這使得烯烴和矽烷的比例為1：1時具有多功能性和可控的選擇性，並且使用複雜的烯烴和輕質烯烴證明了該方法的合成穩定性和實用性。已使用密度泛函理論計算研究了反應的選擇性，結果表明使用iPrPNP配體有利於脫氫矽烷化，而JackiePhos配體則有利於氫矽烷化。該反應是氧化還原中性且原子經濟的，展現出廣泛的底物範圍和優異的官能團耐受性，並且適用於克級規模的各種合成應用。

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https://doi.org/10.1038/s41557-020-00589-8