溫馨提示：本推文包含27篇文獻，預計閱讀時間約27min，大家挑感興趣的關注。

1. Nat. Commun.：透過溫度變化利用熱電奈米板將CO2還原為甲醇

將CO2轉化為可替代燃料是一種有希望的方法來限制其長期影響。在此，熱電奈米結構材料顯示出利用溫度變化並還原CO2為甲醇的能力。層狀鈣鈦礦鎢酸鉍奈米板從溫度變化中獲取熱能，並在15至70℃之間的溫度下驅動催化二氧化碳還原為甲醇。經歷20個溫度變化迴圈後，甲醇收率可以高達55.0 μmol/g。這種高效、經濟、環保的熱電催化CO2還原路線為將來的甲醇經濟提供了一條途徑。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20517-1

2. Nat. Commun.：隔離的單位點銅高效電還原一氧化碳為多碳產品

儘管選擇性和法拉第效率較低，電化學還原一氧化碳是生產增值多碳化合物的一種有前途的策略。在這裡，錨固到Ti3C2Tx MXene奈米片上的銅單原子首次被證明是用於電化學還原一氧化碳的有效且穩定的催化劑，實現了98％的超高選擇性，可用於形成多碳產物。特別是，相對於可逆氫電極，它在-0.7 V下對乙烯表現出71％的高法拉第效率，優於先前報道的銅基催化劑。此外，它在68小時的電解過程中顯示出穩定的活性。理論模擬表明，原子分散的Cu-O3位點有利於一氧化碳分子的C-C耦合生成關鍵的*CO-CHO物種，然後誘導降低自由能壘，從而解釋了銅單原子對一氧化碳較高的還原活性和選擇性。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20336-4

3. J. Am. Chem. Soc.：連線子分佈對多元介孔晶體光催化活性的影響

將金屬有機骨架用作結晶基質，利用不同的連線子，來合成多組分或多變數固體的方法已經成為一種通用的途徑，可以調整單組分相的性質甚至獲得新的功能。由於無機節點的合成靈活性，因此該方法對Zr6-MOF特別有用。但是，大多數材料是作為多晶固體分離的，對於破譯母體和交換連線子的空間排列以形成固體上的均質結構或異質結構而言，這不是理想的選擇。在這裡，作者使用高通量方法來最佳化UiO-68和UiO-68-TZDC單晶的合成。對單個連線子相的分析揭示了將兩個連線子結合以產生同時具有有效的光敏性、化學穩定性和孔隙度的多元框架的必要性。作者使用溶劑輔助的連線子交換反應生成UiO-68-TZDC％二元框架。研究結果表明，溶液中TZDC的濃度和反應時間控制了同一種晶體中該連線子在同質混合物中的分佈或核-殼結構的形成。還證明了生成兩個連線子不對稱分佈的可能性如何對固體的電子結構和光學帶隙產生微不足道的影響，但控制它們對質子或甲基紫精還原光催化急劇變化的活性。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c09015

4. Nat. Commun.：揭示氮化碳光催化氧化反應中的基本活性單元

作為不含金屬的半導體，共價鍵結合的氮化碳（CN）引起了廣泛的關注。但是，由於聚合物結構的複雜性，在CN中進行光催化的每個分子成分的關鍵作用仍然難以捉摸。在這裡，作者透過合成具有更詳細分子結構的CN，闡明瞭CN在光催化中的基本活性單元。透過微波合成，所製備的CN由可區分的蜜勒胺（M1）及其不完全的縮合形式（M2）組成。作者揭露M1和M2分別在光吸收和電荷分離中起主要作用。同時，通常觀察到氧分子主要透過與M2的電子偶聯參與光激發過程而被啟用。結果，這種CN具有更高的活性，其對水中四環素的光催化氧化作用是傳統CN的8倍。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20521-5

5. Nat. Catal.：多元氧化物奈米顆粒作為甲烷燃燒的高度穩定催化劑

具有元素和結構多樣性的氧化物奈米顆粒已被廣泛用於催化和能源應用。雖然成分控制為材料發現提供了廣闊前景，但由於奈米級多元素混合的內在複雜性，當前的氧化物奈米粒子通常限於少數陽離子。在這裡作者報告了具有可調組成、大小和結構的單相多元素氧化物奈米粒子合理設計和合成。作者確定了溫度、氧化和熵驅動的合成策略，可以混合一系列具有很大不同的氧化電勢的元素（包括鈀），從而大大擴充套件了組成空間。透過快速合成和篩選，由於高熵設計和穩定性，作者獲得了一種在100小時內表現出高效能和優異穩定性的甲烷催化多元氧化物催化劑。因此，該工作提供了一條可行的合成路線，為多元素氧化物奈米粒子提供了明確的指導方針。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41929-020-00554-1

6. J. Am. Chem. Soc.：氣固相反應中多核銥配合物催化CO2加氫制甲醇

作者報告了一種在低溫（30-80℃）下使用多核銥絡合物在氣固相中將CO2催化加氫為甲醇的新方法。儘管醯胺基銥催化劑在水中催化的均相CO2加氫僅產生了微不足道的甲醇，但是多核催化劑和氣固相反應條件的結合導致了從CO2高效生產甲醇的過程。多核催化劑的催化活性取決於每種活性物質的相對構型。從氣相中獲得的甲醇可以輕鬆地從催化劑中分離出來，而不會受到CO、CH4或甲酸（FA）的汙染。催化劑可以透過氣體釋放和填充以間歇方式再迴圈。在60℃和4 MPa的H2/CO2（3：1）下，TON為113。該系統的高反應性歸因於暴露於H2氣體時形成氫化物絡合物，在氣相-固相反應條件下抑制FA的釋放，以及分子內多氫化物透過多核催化劑轉移至CO2。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c11927

7. Nat. Mater.：在原子平坦的LaNiO3薄膜中調節電化學驅動的表面轉變以增強水電解

基於相體和相體封端表面描述符的結構-活性關係是合理設計電催化劑的基礎。然而，電化學驅動的表面轉變使這種描述符的識別複雜化。本文報道了了（001）封端LaNiO3外延薄膜的製備表面組成如何決定表面轉變和析氧反應的電催化活性。具體而言，Ni端基（在製備狀態下）比La端基活躍得多，過電位差高達150mV。電化學、光譜和密度泛函理論相結合的研究表明，這種活性趨勢來源於熱力學穩定、無序的NiO2表面層，該表面層在Ni端基表面的操作過程中形成，當La端基開始時在動力學上不可接近。因此，本工作證明了透過在表面修飾單個原子層，表面轉變路徑的可調諧性，並且活性表面相僅在選擇合成的表面終止時形成。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41563-020-00877-1

8. Nat. Catal.：電化學誘導的鎳催化與水的氧化反應

由於催化反應中的某些金屬蛋白中發現了鎳，這些鎳-過氧配合物被認為是關鍵的催化劑。因此，在過去的50年裡，各種鎳-過氧配合物已經被用於仿生氧化反應，但它們經常被用於化學計量而不是催化。Ni（II）配合物對O2的典型惰性對其在催化高效氧化中的應用提出了相當大的挑戰。本文報告了一種利用簡單的Ni（II）-聯吡啶絡合物實現催化氧化的策略，其中電化學被用於驅動級聯活化過程，以產生活性Ni（II）-過氧物種和O2，用於隨後的氧化反應。這一策略能促進高效鎳催化高效氧化的發展，促進過渡金屬氧化化學與電化學相結合的探索。

原文連結：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-00559-w

9. J. Am. Chem. Soc.：識別NiFe氫氧化物OER催化劑上的表面氧中間體

氫氧化鎳鐵（NiFe）是最有前途的可再生制氫析氧反應（OER）催化劑之一，對其表面氧中間體的性質和反應活性的研究十分關鍵，對提高能源效率的催化劑設計至關重要。本文利用原位反應探針，選擇性地以高速率靶向特定的氧中間體，研究OER中間體和Ni-Fe氫氧化物的途徑。最重要的是，氧原子轉移（OAT）探針（例如4-（二苯基膦基）苯甲酸）可透過清除OER中間體有效抑制OER動力學，表現出較低的OER電流、較大的Tafel斜率和較大的動力學同位素效應（KIE）值，而具有其他反應性的探針顯示出更小的效果。將OAT反應性與電化學動力學和操作拉曼光譜技術相結合，確定了Ni–O骨架中的靜止Fe═O中間體以及Fe═O部分和鄰位O之間的限速O–O化學偶聯步驟。DFT計算進一步揭示了在表面上形成的Fe═O鍵更長，並且O–O化學偶聯步驟的動能勢壘較大，從而證實了實驗結果。這些結果為最佳化NiFe基OER電催化劑提供了一個新的方向，即解離晶格O和加速O-O耦合。

原文連結：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11307

10. Angew. Chem. Int. Ed.： 一種高效的Turing型Ag2Se-CoSe2多介面析氧電催化劑

儘管Turing結構或固定反應擴散模式在生物學和化學中受到越來越多的關注，但在無機固體上製造這種不尋常的模式從根本上來說是一個挑戰。本文報道了一種利用擴散驅動不穩定性在CoSe2奈米帶上製備的Turing型的簡單陽離子交換方法。由此得到的的Turing型-CoSe2材料在鹼性電解質中高效催化析氧反應（OER），陽極能量效率為84.5%。電化學測量表明，本徵OER活性與Ag2Se-CoSe2介面的長度呈線性相關，這決定了這種圖靈型介面是OER更高活性的位點。結合X射線吸收和計算模擬，將優異的OER效能歸因於非常規介面上對關鍵含氧中間體的最佳吸附能。

原文連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202017016

11. Angew. Chem. Int. Ed.：熔融鹽中甲烷的電化學分解制氫

基於甲烷水蒸氣重整（MSR）的工業制氫在碳排放量大、催化劑上積炭導致制氫受阻以及水的巨大消耗等方面仍然是一個挑戰。本文報告了甲烷在熔融鹽中在500°C下的電化學裂解（ESM），以節能、無排放和無水的方式生產氫氣。按照甲烷轉化為氫氣的最節能路線，甲烷在陽極被電化學氧化，生成二氧化碳和氫氣。生成的陽極二氧化碳被熔體原位捕獲，並在陰極處還原為固體碳，從而實現了陽極氫氣生成與陰極碳沉積的空間分離。對制氫技術的生命週期評估表明，ESM的當量碳排放量遠低於MSR，當量能量輸入也低於鹼水電解。

原文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202017243

12. ACS Catal.：負載型Ru催化劑上CO氧化反應動力學和原子級表面結構的連線變化

多相催化的一個基本的科學挑戰是理解表面結構和反應性之間的關係。只有在反應條件下才可能形成催化相關的表面基序，但也可以形成不活躍的旁觀者結構，使觀察到的結構的解釋複雜化。原位方法將觀察到的結構與反應動力學相關聯，因此對區分活性結構和旁觀者結構很有價值。在這裡，我們描述了在環境透射電子顯微鏡中透過質譜、電子能量損失譜和原子解析度成像的原子解析度原位方法。具體來說，這種方法應用於一氧化碳在負載釕催化劑上的氧化，這種系統的表面結構導致了高活性，這是幾十年來爭論的主題。我們發現，在某些反應條件下形成的RuO2層，曾經被認為是釕催化劑高活性的來源，是有效的旁觀者物種，它減少了催化劑活性更強的表面結構的表面積，從而降低了催化劑的活性。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03789

13. ACS Catal.：Pd催化還原丙酸在負載型ReOx上的反應動力學及機理

採用溼法浸漬法制備了二氧化矽和二氧化鈦負載的Pd、Re和Pd促進的Re催化劑，並用X射線衍射和H2化學吸附對催化劑進行了表徵。含Re催化劑催化丙酸在H2中還原主要生成丙醛和丙醇的速率，對丙酸壓力不敏感，是H2壓力的0.6階。丙酸還原PdRe/SiO2和PdRe/TiO2的表觀活化勢壘分別為60和75 kJ mol-1。Pd促進的SiO2和TiO2上的Re對丙酸的還原反應均表現出0.79的反動力學同位素效應，而在類似條件下，丙酸加氫反應均表現出1.6的正常動力學同位素效應。透過原位紅外光譜和瞬態動力學分析，在SiO2負載的PdRe催化劑上發現了大量的表面丙氧基物種，它們在催化劑上非常緩慢地翻轉。在TiO2負載催化劑上不存在這種丙氧基物種。因此，透過瞬態動力學分析，探究了Pd促進的Re/TiO2催化劑上活性中間體的週轉頻率和覆蓋範圍，結果表明，材料中不到2%的Re原子與生成產物的中間體有關。利用密度泛函理論計算，建立了對丙酸氫解機理以及ReOx和Pd各自作用的認識。理論結果表明，稀土位點被丙酸中間體所覆蓋，氫解過程是由丙酸（CH3CH2COOH）的初始氫化反應生成CH3CH2CH(OH)(ORe)類二醇中間體，然後發生脫羥基/脫水生成丙醛（CH3CH2CHO）。然後，丙醛發生氫化反應生成丙醇（CH3CH2CH2OH）。鈀促進反應，因為它容易水解二氫提供表面氫化物（催化碳氫鍵形成反應生成二醇中間體）和質子（布朗斯特酸位點蔓延到ReOx和催化二醇的脫水）。Pd和ReOx之間的距離非常近，這有助於形成C-H反應，從而使氫氣從Pd位點轉移到鄰近的Re位點上的氧合物上。理論結果的微觀動力學分析以及凝聚態結構的同位素動力學效應計算結果與實驗觀測結果具有合理的一致性，支援了所提出的機理。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04328

14. ACS Catal.：Ga修飾的Al2O3單/雙中心上的乙烷脫氫

採用密度泛函理論計算和微動力學分析研究了Ga修飾的γ-Al2O3(110)表面對乙烷脫氫反應的催化效果，並闡明瞭Ga和Al位點之間的協同作用。採用Ga接枝或摻雜兩種方法對模型表面進行修飾。我們考慮和分析許多活性位點，並使用微動力學分析對它們進行排序。對共沉澱法製備的Ga2O3-Al2O3混合氧化物上乙烷脫氫反應的動力學引數與實驗值進行了比較。主要的反應途徑是C-H鍵解離表面質子和金屬-碳離子中間體，β-氫化物消除。我們發現接枝的Ga位點是不具有催化活性的。相反，由於相鄰的AlIII和GaIV位點之間的協同作用，鎵摻雜位點比原始Al2O3上的位點表現出5倍的催化活性增強。此外，我們模擬和調查表面羥基化的影響，演示了表面水如何幹擾上述AlIII和GaIV位點之間的協同作用，並討論了修飾表面的催化活性的影響。H2O分壓的增大顯著提高了脫氫反應的表觀活化能，並有趣地改變了最高活性的位點。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03536

15. ACS Catal.：HSSZ-13和HSAPO-34催化甲醇制烯烴及其與酸強度的關係

同構HSSZ-13和HSAPO-34催化甲醇制烯烴（MTO）的催化劑壽命和產物選擇性，擁有不同酸強度的布朗斯特酸位點，研究並解釋了在高壓H2共進料和無高壓H2共進料時，酸強度在MTO催化中的作用。MTO在HSSZ-13催化劑上不新增H2的催化效能比HSAPO-34催化劑壽命短，鏈烷烴/烯烴比高，因為甲醛的形成速度更快和甲醛參與隨後的烷基化反應，在高的酸強度下布朗斯特酸位點上將活躍的鏈載體轉化為不活躍的多環分子。催化碳氫化合物和含氧化合物的加氫中，酸強度越大的質子的反應性越高，高酸強度的質子在催化烴類和含氧化合物的加氫反應中具有更高的反應活性，導致在MTO催化過程中，HSSZ-13共處理高壓H2時，其壽命、烷烴的選擇性和甲烷的選擇性均高於HSAPO-34，該結果在獨立的動力學研究和密度泛函理論（DFT）計算中得到證實。這些結果為在MTO催化和合理化過程中，酸強度對影響催化劑壽命和產物選擇性的關鍵作用提供了機理上的見解，從機理和動力學的角度來看，為什麼在雙功能催化配方中使用像HSSZ-13這樣的鋁矽酸鹽，對合成氣混合物進行升級，或在MTO過程中使用氫分子協同物進行催化可能是有利的。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04011

16. ACS Catal.：沸石基Fe-Ni-W三金屬催化劑用於高溫NOx選擇性催化還原的實驗和密度泛函理論研究：識別抑制氨過氧化的活性位點

高溫（T > 500℃）下NH3的選擇性催化還原（SCR）由於NH3過度氧化，轉化率較低。為了抑制NH3氧化為NOx，我們提出了一種Ni和W改性的Fe交換沸石催化劑用於NH3-SCR過程，並在200 ~ 850℃的寬溫度範圍內進行了研究。結果表明，Fe-Ni-W三金屬催化劑顯著抑制了NH3過氧化，提高了SCR效能。結果表明，多金屬複合催化劑的酸性位點耐熱性增強，活性組分表現出較高的價態。為了進一步確定活性位點在NH3氧化、脫氫和轉化為中間體過程中的作用，採用了時間分辨原位漫反射傅立葉變換光譜和密度泛函理論計算。我們發現催化劑在高溫下活性的增強歸因於ZSM-5晶格和外骨架交換金屬中心的布朗斯特酸位受到沸石拓撲約束的影響。在這些活性位點上可以觀察到NH3氧化過程中速率決定步驟的高活化勢壘，從而抑制了氧化副反應。研究結果為改善沸石基催化劑的單核位點和多金屬中心協同抑制高溫SCR提供了合理的策略。

原文連結：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03949

17. Angew. Chem. Int. Ed.：BiPO4衍生的2D奈米片高效電催化CO2還原為液體燃料

電化學還原二氧化碳（CO2）製備高選擇性的高價值液體燃料是能源轉換和儲存的重要途徑。本文報道了一種由磷酸鉍（BiPO4）衍生的2D奈米片狀電催化劑，用於高效地將CO2轉化為液相甲酸鹽。在流動池中，當工業相關電流密度為200 mA cm−2時，催化劑的甲酸法拉第效率超過90%，陰極能量效率為73%。透過操作拉曼圖譜確定了在催化劑表面原位生成了Bi-O活性物種。形態學和X射線光電子能譜分析揭示了CO2和水電合成甲酸酯的高活性來源：二維結構以及在BiPO4衍生的奈米片表面上插入的富氧原子。

原文連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202014341

18. Angew. Chem. Int. Ed.：MOF合理製備低配位單原子鎳電催化劑以選擇性CO2還原

單原子催化劑（SACs）因其超高的活性和選擇性而引起了人們極大的興趣。然而，對SACs配位環境的合理控制仍然是一個巨大的挑戰。本文提出了一種合成後金屬取代（PSMS）策略，用於在預先設計的N摻雜金屬有機骨架碳上製備具有不同N配位數的單原子Ni催化劑（表示為Ni-Nx-C）。用於CO2電還原時，所得Ni-N3-C催化劑的CO法拉第效率（FE）高達95.6%，遠優於Ni-N4-C催化劑。理論計算表明，Ni-N3-C中較低的Ni配位數可顯著促進COOH*的形成，從而加速CO2還原。此外，Ni-N3-C在Zn-CO2電池中表現出優異的效能，具有超高的CO FE和出色的穩定性。這項工作開闢了一條新的通用途徑，可以準確控制用於利用CO2的SAC的配位環境。

原文連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202016219

19. Angew. Chem. Int. Ed.：生物相容性銥（III）光催化劑的體外和體內光催化癌症治療

本文報道了一種具有強光吸收、高TOF和良好生物相容性的Ir（III）光催化劑（Ir3）的光催化抗癌特性。Ir3對順鉑和索拉非尼耐藥細胞系顯示出選擇性光細胞毒性，而在黑暗中對正常細胞系保持休眠狀態。Ir3透過單電子轉移機制對細胞輔酶、還原的煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）和氨基酸表現出優異的光催化氧化效能。光誘導的細胞內氧化還原失衡和線粒體膜電位改變導致癌細胞壞死和凋亡。重要的是，Ir3具有很高的生物相容性和光催化抗癌效率，從斑馬魚和小鼠體內癌症模型中就可以看出。據目前報道，Ir3是第一個具有如此高的生物相容性和光催化抗癌治療作用的基於Ir（III）的光催化劑。

原文連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202015671

20. Angew. Chem. Int. Ed.：殼核Cu-Ni@Pt-Cu奈米八面體的合成及其提高MOR活性的研究

具有工程化的鉑表面的3d金屬基核@殼奈米催化劑的製備提供了一種有效的方法來提高催化效能。這種準備工作面臨的挑戰包括3d金屬核的形狀控制和Pt基殼的厚度控制。在此，作者報道了一種以膠體種子為媒介的方法，以CuNi八面體核為模板，製備了八面體CuNi @ Pt-Cu核@殼奈米晶體。透過調節封端配體、反應溫度和加熱速率，精確控制合成條件，包括沉積速率和殼層形成的擴散速率，可以獲得厚度<1nm的均勻鉑基殼層。與市售Pt / C催化劑和相應的碳載CuNi@Pt-Cu奈米多面體相比，所得的碳載CuNi@Pt-Cu核@殼奈米八面體在電化學甲醇氧化反應（MOR）中表現出優異的活性。證明了製備過程中產生的晶格應變和形狀效應使得CuNi@Pt-Cu核@殼奈米八面體催化劑在MOR效能中起著至關重要的作用。

原文連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202014144

21. Nat. Commun.：緩衝離子液體催化二氧化碳加氫制甲酸

將二氧化碳有效轉化為化學品和燃料是合成生產鏈脫碳的關鍵挑戰。甲酸（FA）是CO2加氫的第一種產物，可以作為高附加值產品的前體，也可以作為儲氫載體。通常需要鹼來克服FA合成中的熱力學障礙，產生廢物並需要甲酸鹽的後處理。使用緩衝劑可以克服這些限制，但迄今為止，它們的催化效能並不理想。在這裡，作者提出了一種方法，利用白介素作為緩衝液以非常高的效率催化二氧化碳轉化為脂肪酸，效能與鹼輔助系統相媲美。多功能鹼性離子液體和催化劑設計的結合使得合成FA具有非常高的催化效率，TON > 8*105，TOF > 2.1*104 h−1。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20291-0

22. Nat. Chem.：利用不對稱親核取代反應催化合成叔滷代烷的四元立體中心

由於在一系列生物活性分子中存在這種基序，因此開發高效的方法，特別是催化和對映選擇性方法來構建全碳四元立體中心是有機合成中的一個重要（和困難）的挑戰。一種概念上簡單且潛在的多用途方法是由有機金屬親核試劑催化易得外消旋叔烷基親電試劑的催化對映體取代反應；然而，此類過程的例項很少。在這裡，作者證明了鎳基手性催化劑在溫和條件下，在一系列官能團的存在下，實現了多種三級親電試劑（環狀和無環α-滷羰基化合物）與烯基金屬親核試劑的對映收斂偶聯，形成具有良好產率和對映選擇性的四元立體中心。這些偶聯可能透過自由基途徑進行，提供了一系列有用的有機化合物體系，包括兩種天然產物(–)-eburnamonine和madindoline A的全合成中間體。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41557-020-00609-7

23. Science：用等離子體激元驅動能量不利的脫氫動力學

奈米顆粒的表面結構和幾何結構通常決定了化學轉化發生的位置，在活化能較低的位置具有較高的化學活性。在這裡，作者展示了光激發等離子體激元如何實現空間修飾的相變，啟用其他能量上不利的位置。作者設計了一個交叉杆式Au-PdHx天線-反應器系統，使電磁增強遠離固有的反應性PdHx奈米棒尖端。利用光耦合原位環境透射電子顯微鏡，作者跟蹤了不同光照強度、波長和氫氣壓力下單個天線-反應器對的脫氫過程。原位實驗表明，等離子體激元可以產生新的催化位點，包括奈米棒表面的脫氫。分子動力學模擬證實，這些新的成核位點在能量上不利於平衡，只能透過定製的等離子體激發來實現。

原文連結：

https://science.sciencemag.org/content/371/6526/280

24. Nat. Commun.：從Ru-bda到Ru-bds：在酸性和中性條件下實現高效分子水氧化的電催化劑的重要進展

在過去幾十年中，具有聚吡啶配體的Ru配合物的設計和研究取得了重大進展，這導致了分子水氧化催化劑的巨大發展以及對O-O鍵形成機理的理解。本文報道了一種基於Ru的分子水氧化催化劑[Ru(bds)(pic)2]（Ru-bds; bds2- = 2,2'-聯吡啶-6,6'-二磺酸鹽），其中含有四齒，雙陰離子磺酸鹽配體在赤道位置和兩個4-picoline配體在軸向位置。該Ru-bds催化劑在酸性和中性條件下電化學催化水氧化的TOF分別為為160和12,900 s-1，顯示出比現有的Ru-bda催化劑更好的效能。密度泛函理論計算表明：

（i）在酸性條件下，具有7位配位構型的高價Ru中間體RuV = O參與了O-O鍵的形成步驟；

（ii）在中性條件下，七配位的RuIV = O觸發O-O鍵的形成；

（iii）在這兩種情況下，I2M（兩個M-O單元的相互作用）途徑都比WNA（水親核攻擊）途徑更重要。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20637-8

25. Nat. Commun.：生物啟發的脫硼電催化劑中氮化硼的單鈷位點和電場整合設計

具有酶樣活性位點和微環境的受酶啟發的人工催化劑的構建仍然是一個巨大的挑戰。本文報道了一種單原子位的Co催化劑，該催化劑由碳摻雜的氮化硼（BCN）和區域性極化的B-N鍵（Co SAs / BCN）支撐，以模擬還原性脫鹵素酶。密度泛函理論分析表明，具有離子特性的BCN載體與石墨碳或N摻雜碳（CN）相比，具有額外的電場效應，可以促進極化有機氯化物的吸附。與理論結果一致，Co SAs/BCN催化劑在氯黴素（CAP）相對於Ag/AgCl的電位為-0.9 V的條件下，幾乎完全脫氯（~98％）時具有很高的活性，表明速率常數（k）金屬的單位質量（k/比率）所產生的活性分別比Co SAs/CN和最先進的Pd/C催化劑高4倍和19倍。我們表明，Co單原子與BCN主體耦合在CAP脫氯中顯示出高穩定性和選擇性，並抑制競爭的氫釋放反應，從而使Co SAs / BCN成為有機氯化物可持續轉化的有潛力物質。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20619-w

26. Nat. Mater.：將原位電荷積累與摻雜SrTiO3揭示的析氫光催化劑設計原理中的電子結構聯絡起來

最近，透過將La和Rh共摻雜的SrTiO3（La,Rh:SrTiO3）摻入低成本且可擴充套件的Z方案裝置（稱為光催化劑片）中，證明了高的太陽能效率。但是，尚未完全瞭解使La,Rh:SrTiO3支援這種令人印象深刻的效能的獨特效能。該研究將原位光譜電化學測量與密度泛函理論和光電子能譜相結合，生成了Rh:SrTiO3和La,Rh:SrTiO3光催化劑片的衰減模型。這揭示了顯著的特性，例如深的平坦帶電勢（+2 V vs.RHE）和電子結構的Rh依賴於氧化態的重組，涉及到空的Rh 4d中間能隙態的損失。這種重組使得透過共摻雜可以減少Rh:SrTiO3，而不會損害p型特性。原位時間分辨光譜表明，Rh還原引起的電子結構重組控制了光催化劑片材的電子壽命。在Rh:SrTiO3中，只能在負的施加電勢下獲得更長的使用壽命，而整個Z方案的效率低下。La共摻雜將Rh固定在3+態，即使在非常正的電勢下（+1 Vvs.RHE），也可以產生長壽命的光生電子，在該電勢下，整個器件的兩個元件均有效工作。對共摻雜劑作用的理解為基於帶隙工程金屬氧化物的水分解裝置的設計原理提供了新的見解。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41563-020-00868-2

27. J. Am. Chem. Soc.：Rh2(Ⅱ,Ⅱ)/ NiO光電陰極用於紅光光電催化析氫

該研究合成了新的Rh2(Ⅱ,Ⅱ)二聚體，並將其固定在NiO光電陰極上。Rh2絡合物既用作將空穴注入NiO的敏化劑，又用作析氫反應的催化劑。單分子設計克服了傳統的多組分方法（分別使用敏化劑和催化劑）的侷限性，從而簡化了制氫途徑並減少了與分子間電荷轉移步驟相關的能量損失。Rh2(Ⅱ,Ⅱ)配合物在整個可見光範圍內都強烈吸收紫外線，並拖入約800 nm的近紅外光，與染料敏化中使用的傳統染料相比，可以吸收更大比例的太陽輻照度太陽能電池和光電合成電池。在存在對甲苯磺酸（0.1 M）的條件下，，在-0.2 V vs.Ag/AgCl下用655 nm光（53 mW cm–2）對Rh2-NiO光電極進行輻照可產生52μAcm–2的光電流。 ，在2.5小時後氫氣的法拉第生產效率可達85±5％，而光電極不會降解。這項工作提出了首個單分子光催化劑，既充當NiO的光吸收劑又充當催化中心，當固定在p型半導體上時，能夠從酸性溶液中以紅光產生氫，為太陽能燃料生產提供了有希望的新系統。

原文連結：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12171