催化周报：Nat. Catal.、JACS、Angew.、EES、Chem等大合集！

温馨提示：本推文包含25篇文献，预计阅读时间约25min，大家挑感兴趣的关注。p.s.文末会附有过去三周周报链接。

1. AEM：氧还原反应：一种用于氧还原的低成本、高活性且耐用的钽酸盐-石墨烯复合电催化剂

氧还原反应（ORR）是可再生能源转换和存储设备中最重要的反应之一。这些设备的全面部署取决于高活性、稳定和低成本催化剂的开发。在本文中，报道了一种新的复合材料，该复合材料由在N掺杂的还原石墨烯氧化物上生长的Na₂Ta₈O_21-x/Ta₂O₅/Ta₃N₅纳米晶体组成。与在石墨烯上的单个Na₂Ta₈O_21-x相比，该催化剂在酸性介质中的ORR活性显著提高了约4个数量级，而在碱性介质中提高了约2个数量级。此外，它在酸性和碱性介质中均具有出色的稳定性。它比商用Pt/C具有更好的甲醇耐受性。高ORR活性不仅来自三个Ta相之间的协同效应，还来自还原的石墨烯纳米片的氮掺杂。本研究证明了ORR活性和氮含量之间的相关性。通过结合特定的实验和密度泛函理论计算，获得了对这三个Ta相之间协同效应机理的深刻见解。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202000075、

2. SCIENCE ADVANCE：硼碳氮化物催化剂上的甲醇转化：活性位点的鉴定和定量

硼碳氮化物（BCN）已成为用于氧化脱氢（ODH）反应的高选择性催化剂。然而，由于表面含氧官能团的复杂性，对BCN催化剂的催化机理缺乏深入的了解。在此，合成具有多个活性位点的BCN纳米管用于氧辅助甲醇转化反应。甲醇转化率和甲醛选择性显著提高。动力学测量表明，BCN上的羧基促进形成二甲醚，而在酮的羰基和硼的羟基（B-OH）上发生氧化还原催化产生甲醛。通过原位红外、X射线吸收光谱和密度泛函理论进一步揭示了B-OH位点上的ODH反应途径。本工作提供了对BCN催化剂功能机理的物理化学见解，为未开发的非金属催化体系的进一步发展铺平了道路。

原文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaba5778

3. NATURE CATALYSIS：沸石中限域亚纳米双金属PtSn团簇的结构调制和直接测量

在原子水平上调节亚纳米金属团簇的结构是催化中巨大的合成和表征挑战。在这里，作者展示了如何通过引入部分还原的锡物种调节亚纳米级铂簇（0.5-0.6 nm）的催化性能。其中，亚纳米级铂簇限域在纯硅质MFI沸石正弦10R通道中。锡物种在金属/载体界面与贵金属相互作用。即使在高温（例如600 ℃）下，铂锡团簇在较长时间内（> 6 h）也保持稳定，这仅取决于添加的少量锡原子。铂锡团簇的结构特征是在保持高的固有（初始）催化活性的同时，促使丙烷脱氢反应失活速率低一个数量级的关键。该结构特征不能通过常规表征技术立即看到，但可以在原位扩展的X射线吸收精细结构、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜和CO红外数据结合后确定。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0472-7

4. Adv. Energy Mater.：通过金属间化合物锡化铁前催化剂的原位表面改性实现铁基高效电化学水分解和有机底物的选择性氧化

为克服单金属铁基材料在电化学析氧反应（OER）中的催化性能和耐用性差的问题，提出了一种由铁-金属杂化体系组成的电化学析氧反应策略。单金属铁催化剂由于导电性和稳定性差而表现出有限的性能。在这里，通过利用结构有序且高导电性的FeSn₂纳米结构，金属间铁材料首次被用作碱性OER、全解水以及有机底物的选择性氧化的有效阳极。在泡沫镍（NF）和掺氟氧化锡（FTO）电极上电泳沉积的FeSn₂显示出显著的OER活性和耐用性，在10 mA cm^-2下分别具有197和273 mV的低过电位，其性能优于大多数基准NiFe基催化剂。由此产生的高活性归因于α‐FeO(OH)@FeSn₂的原位生成，其中α‐FeO(OH)作为活性位点，而FeSn₂仍然是导电核。当FeSn₂阳极与Pt阴极耦合用于碱性全解水时，电池电位降低（1.53 V）的效果优于贵金属基催化剂。FeSn₂被进一步用作阳极，通过有机底物的选择性氧化反应来生产增值产品。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202001377

5. J. Am. Chem. Soc.：光催化胺的区域选择性α-功能化

光催化胺的α-官能化为合成α-支链胺提供了一种温和且经济的方法。先前的例子以对称或电子偏压基板为特征。本文报道了胺的可控α-功能化反应，在此反应条件下，区域选择性可调。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03758

6. J. Am. Chem. Soc.：金属负载二氧化钛光催化烯烃与氨水的反Markovnikov加氢胺化反应

本文建立了一条全新的路线，可以通过使用氨水从烯烃合成有价值的伯胺，即使用氨水和负载金属的TiO₂光催化剂对烯烃进行简单的光催化加氢胺化。尽管光化学加氢胺化倾向于按照马氏规则形成胺，但新的光催化加氢胺化主要产生反马氏产物。使用Au负载的TiO₂光催化剂，胺收率可达93％，反马氏产物的区域选择性高于98％。本文提出了新的光催化加氢胺化反应的机理。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04598

7. Angew. Chem. Int. Ed.：有机光催化的合理途径，新颖的设计和结构-性能关系

有机光催化剂（PCs）作为一种可行的、更具可持续性、有关金属配合物的研究工具正在兴起。最近，有机光催化领域在应用、重新设计完善的体系和鉴定新型骨架方面经历了爆炸式发展。合理地对不同PC进行结构修饰的方法是获得前所未有的反应性并同时改善其催化性能的关键。作者在这里讨论了一些最近使用的PC的骨架修改的概念，分析了特定的结构变化如何改变其理化和氧化还原特性。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202006416

8. Adv. Funct. Mater.：具有高级水氧化性能的FeNiOOH/α‐Fe₂O₃/石墨烯杂化光电极

本文研究了电沉积的FeNiOOH / Fe₂O₃ /石墨烯纳米混合电极的光电化学行为，该电极具有精确控制的结构和组成。光电极组件是以仿生方式设计的，其中每个组件都有自己的功能：Fe₂O₃负责吸收光，石墨烯框架用于适当的电荷载流子传输，FeNiOOH覆盖层方便水氧化。通过线性扫描光伏安法、入射光子-电荷载流子转换效率测量和长期光电解研究了各组分对光电化学行为的影响。性能最佳的FeNiOOH /Fe₂O₃/石墨烯体系的光电流是其原始Fe₂O₃的2.6倍。瞬态吸收光谱测量显示，在Fe₂O₃/石墨烯样品的情况下，空穴寿命增加。然而，结合拉曼光谱的长期光电解测量证明，潜在的纳米碳骨架被光生空穴腐蚀了。通过电沉积一层薄的FeNiOOH覆盖层即可解决此问题，该覆盖层可以迅速接受来自Fe₂O₃的光生空穴，从而消除了导致石墨烯腐蚀的问题。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202002008

9. J. Am. Chem. Soc.：钴/路易斯酸通过协同C–H活化催化炔烃的烃功能化

本文发现了由钴-二膦配合物和路易斯酸（LA）（如AlMe₃）组成的催化体系，通过位点选择性C–H激活可促进炔烃与路易斯碱和缺电子底物（如甲酰胺、吡啶酮、吡啶、相关的叠氮、imidazo[1,2-a]pyridines和唑类衍生物）的烃官能化（hydrocarbofunctionalization）反应。与已知的用于类似转化的Ni / LA催化体系相比，本催化体系不仅具有使用廉价、稳定的催化剂前体和配体（Co(acac)₃ 和1,3-bis(diphenylphosphino)propane (dppp)）构建方便等特点，但对吡啶酮和吡啶衍生物的C-H活化也表现出明显的位点选择性。特别地，首次实现了吡啶的完全C4选择性烯基化。同时，本催化体系对imidazo[1,2-a]pyridine衍生物的C5选择性烯基化反应具有唯一的促进作用。包括Co/Al催化甲酰胺加成炔烃的DFT计算在内的机理研究表明，反应涉及了碳氨酰C-H键的断裂作为限速步骤，其通过配体到配体的氢转移（LLHT）机制进行，导致了烯基（碳氨酰）钴中间体。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06412

10. Angew. Chem. Int. Ed.：为什么氮化硼是丙烷氧化脱氢的选择性催化剂

近年来，含硼材料，尤其是氮化硼，已被确定为烷烃（如丙烷）氧化脱氢的高选择性催化剂。到目前为止，还没有机制可以解释前所未有的选择性、观察到的表面氧官能化以及反应的特殊动力学特征。在本文中，作者将催化活性测量与量子化学计算相结合，提出了一个大胆的新假设。基于作者的研究结果，作者认为通过亚稳态位点上表面介导的自由基形成及其在气相中的连续传播，可以使显著的产物分布合理化。基于已知的自由基传播步骤，作者定量描述了主要产品丙烯和副产品乙烯的氧压依赖性相对形成。自由基中间体最有可能使该催化体系与选择性较低的钒基催化剂区分开来。事实上，尽管这一基准催化剂的机理还没有明确确定，但一般认为，自由基中间体在解吸之前会迅速转化为催化剂表面上稳定的分子产物。在这项工作中获得的新见解突出了这两个催化剂系列之间机理差异的重要性，这可能导致更好的设计原理和改进的催化体系。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202003695

11. Nat. Catal.：二烷基酮的对映选择性加氢

手性催化剂的开发是不对称催化研究的关键。手性催化剂的对映选择性取决于其区分底物的前手性中心或表面的能力，当连接在中心或表面的两个基团在空间和电子上相似时，这是困难的。例如，二烷基酮难以对映选择性地还原。本文报道了由设计合理的手性螺铱配合物催化的二烷基酮的高度对映选择性氢化的方法。手性配体的三齿螺环结构和庞大的膦基团赋予催化剂显著的稳定性和对映选择性。该方法制备手性脂肪醇效率高，在医药和精细化工领域具有广阔的应用前景。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0474-5

12. EES: 通过多位点合金催化剂的原位结构演化调控中间体用于增强水氧化反应

研究析氧反应的反应机理和高效电催化剂的合理设计对可再生能源的应用具有重要意义。在本文报道了一种由多金属位点合金（FeNi₃和NiCu合金）原位电化学脱合金制备的均相多金属位点氢氧化物电催化剂（由Fe掺杂的NiOOH和Cu掺杂的NiOOH组成）。原位结构演化过程对中间产物进行提调控，提高了水氧化性能。脱合金后，电化学脱合金催化剂在高电流密度（250 mV处100mA cm⁻²）显示出小的过电位、较低的Tafel斜率（34mV dec⁻¹）、ECSA显著增加（高于之前8倍）以及在100mA cm⁻²下200 h的优异耐久性。该电催化剂是所报道的过渡金属基电催化剂中具有最好性能的催化剂之一，甚至优于基准催化剂RuO₂。ATR FT-IR表明，电化学脱合金的电催化剂可以根据直接析氧机理（DOEM）调控反应路径，促进O-O键的形成。这一结论将有助于析氧电催化剂活性结构的识别和设计。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/EE/D0EE00755B#!divAbstract

13. AFM.: 激光辅助溶液合成高性能石墨烯负载电催化剂

目前对于利用简便且通用性强的方法通过金属（氧化物）纳米粒子使石墨烯片功能化具有较高的需求，特别是在开发高级催化剂方面。本文基于光诱导电化学，报道了一种激光辅助连续的溶液路线，用于同时还原和修饰氧化石墨烯和催化纳米颗粒。电化学氧化石墨烯（EGO）由于氧化程度低，具有良好的结构完整性和抗光解能力，被用作起始材料和电子-空穴对源。用248nm波长的激光照射含有EGO和金属盐（例如H₂PtCl₆或RuCl₃）的溶液流，就会产生被还原的EGO（rEGO，氧含量4.0 at%）薄片，同时有Pt（≈2.0 nm）或RuO₂（≈2.8 nm）纳米粒子修饰。RuO₂–rEGO薄片对析氧反应表现出优异的催化活性，只要225 mV的小过电位就能达到10 mA cm⁻²的电流密度。与20 wt% Pt/C催化剂相比，Pt–rEGO片（Pt 10.2%）在析氢反应中表现出更强的质量活性，并且在氧还原反应方面表现出类似的性能。这种简单的制备方法也被用于在rEGO上沉积PtPd合金和MnO_x纳米粒子，证明了其在合成功能性纳米粒子改性石墨烯材料方面的多功能性。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202001756

14. JACS.: 通过[NiFe]氢化酶有氧光催化制氢，在电子继电器中放置银纳米团簇

大肠杆菌中的氢酶-1（Hyd-1）对许多氧化还原酶的电催化可逆性和相关的双向性提出了一个难题。它卓越的H₂氧化活性只有在施加了超大电位后才显示，并且无法产生H₂。其单向行为的一个主要原因是在中性pH条件下，其电子传递的FeS团簇的还原电位相对于2H⁺/H₂为正电位；因此，酶中的电子缺乏驱动产氢的能量。然而，Hyd-1具有耐氧性，甚至可在空气中发挥作用。将位于远端[4Fe-4S]和中间[3Fe-4S]簇10Å内的蛋白质表面的酪氨酸（Y）或苏氨酸（T）变为半胱氨酸（C），允许银纳米团簇（AgNC）的位点选择性附着，其还原或光激发状态是一种强大的还原剂。AgNC提供了一个新的氧化还原位点，以足够高的能量捕捉外部供应的电子来驱动氢气的产生。Y'227C（或T'225C）与AgNCs/PMAA（PMAA=聚合丙烯酸甲酯模板多个AgNC）的组装体对于TiO₂电极上产氢也具有电活性。通过将杂化酶构建成与TiO₂和石墨碳氮化物（g-C₃N₄）形成的异质结构，形成了一种用于产生可见光-光子-H₂的胶体系统，所产生的骨架可促进AgNC激发的电子的吸收。每一个加氢酶每秒产生40个氢分子，并在空气中维持20%的活性。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04302

15. ANGEWANDTE：光诱导铜催化末端炔烃不对称脱羧炔化反应

本文描述了一种光诱导铜催化的外消旋烷基羧酸的N-羟基邻苯二甲酰亚胺（NHP）型酯与末端炔烃的不对称自由基脱羧炔化反应，为手性C（sp ³）C（sp）键的构建提供了一个灵活的平台。该工艺成功的关键不仅在于将铜催化剂作为双光催化剂和交叉偶联催化剂，而且还在于调节NHP型酯以分别抑制烷基自由基和末端炔烃的易发生均聚反应。由于使用了稳定且容易获得的NHP型酯，与烷基卤化物对应物相比，该反应的底物范围更广，包括（杂）苄基、烯丙基和氨基羰基取代羧酸衍生物和（杂）芳基和烷基以及硅烷基炔，从而构成了先前方法的重要补充方法。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202006317

16. NATURE CATALYSIS: 二烷基酮的对映选择性加氢

手性催化剂的开发是不对称催化研究的关键。手性催化剂的对映选择性取决于其对底物的前手性中心或表面的分辨能力，当中心或表面上的两个基团在空间和电子上相似时，这一点很难实现。例如，二烷基酮很难对映选择性还原。本文报道了一种设计合理的手性螺铱络合物催化二烷基酮高对映选择性加氢反应。手性配体的三齿螺环结构和庞大的膦基赋予了催化剂显著的稳定性和对映选择性。该方法是一种高效的手性脂肪醇生成方法，在医药、精细化工等领域具有广泛的应用前景。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0474-5

17. JACS：单原子活性位点上固液电化学界面的动态演化

固液界面（SLEIs）的结构动力学决定了所有电化学过程的化学性质。在这里，通过结合多种原位同步加速器光谱，我们确定在电化学氧还原反应（ORR）中，SLEIs上由单原子Ni至接近自由原子状态的原子水平上的一般演化。我们发现，在SLEIs上的单原子Ni倾向于从氮-碳衬底中动态释放，然后在反应过程中形成一个近似自由的、孤立的锯齿状活性位点（Ni₁^(2-d)+N₂）。这种锯齿状Ni₁^(2-d)+N₂活性位点在双电层结构中促进了O₂的吸附和解离，使其成为关键的^*O中间体，实现了迄今为止在碱性溶液中具有最佳ORR性能的高效单原子催化剂。这些发现可能为在SLEIs中剖析其他重要的结构动力学过程，如氢气生成、氧气生成和二氧化碳还原反应铺平了一条通用的道路。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04231

18. ANGEWANDTE：组分可调的反钙钛矿Cu_xIn_1-xNNi₃作为析氢反应的高效电催化剂

在本研究中，采用一组新报道的具有可调组分的反钙钛矿氮化物Cu_xIn_1-xNNi₃（0≤x≤1）作为析氢反应（HER）的电催化剂。在本研究中，在10 mA cm^-2时，Cu_0.4In_0.6NNi ₃表现出了所开发催化剂的最高性能，过电位仅为42 mV。在100 mA cm^-2下的高电流密度稳定性测试显示其超稳定的性能，在超过60小时的测量后，其过电位仅增加7 mV，超过了商用Pt/C（增加170 mV）。通过第一原理计算揭示，通过部分取代，相比未取代的InNNi₃和CuNNi₃，衍生的反钙钛矿氮化物实现了一个更小的水分解动力学屏障。研究发现，部分取代的Cu_xIn_1-xNNi₃在HER中具有热中性和理想的氢气吉布斯自由能。推测这种增强作用是由于A点（A = Cu或In）取代所引起的d带中心能量的调整，从而优化了反钙钛矿氮化物与吸附物之间的相互作用。这项工作通过调整反钙钛矿氮化物的组成，开辟了一个优化其电催化活性的有效策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007883

19. EES：铱用于酸中电催化析氧的晶体结构-稳定性相关性的发现

在许多与析氧反应（OER）相关的能量转换装置中，一个关键的瓶颈是找到适当的催化剂，既能表现出高活性，又能在阳极电位下耐受电解液的极端pH条件。由于Ir基化合物被认为比其他过渡金属具有更好的抗酸性，近年来对许多复杂的铱酸盐的研究激增。然而，尽管报道了一些显示特殊OER活性的例子，但铱酸盐的内在结构-性质关系仍然不明确。在这里，我们发现十一种不同的A_xIr_yO_z型氧化物（A = Ca, Sr, Ba, Y, Pr, Nd）具有高OER活性，可以根据[IrO₆]连接几何结构分为三个不同的组。此外，在OER期间的晶体结构、活性变化和稳定性之间的显著的共同相关性在每一组中被确认。如果铱酸盐包含一个强的边缘或面共享的[IrO₆]构型，他们的稳定性和活性在大量的阳极循环后仍然可以保持。除了比较许多高活性铱酸盐之间的OER性能外，我们发现[IrO₆]的连通性是决定Ir基催化剂总体寿命的一个关键结构因素。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D0EE01389G

20. ANGEWANDTE：Pt和CuO_x修饰的TiO₂光催化剂用于流动反应器中甲烷至C₂碳氢化合物的氧化偶联

氧化偶联甲烷（OCM）是目前最有发展前景的甲烷催化技术之一。然而，由于过度氧化和高温积碳的竞争，传统甲烷转化的C2产品（C₂H₆/C₂H₄）尚未商业化生产。在此，我们报道了在TiO₂（PC-50）上共沉积铂纳米粒子和CuO_x团簇，然后使用光催化剂演示了在室温和常压下运行的流动反应器中首次成功的光催化OCM案例。优化的Cu_0.1Pt_0.5/PC-50样品显示，在空间速度为2400^-1时，C₂产品的最高产率为6.8 mmol h^-1，比Pt/PC-50（1.07 mmol h^-1）和Cu/PC-50（1.9 mmol h^-1）活性总和高两倍，可能也是目前报道的大气压力下光催化甲烷转化的最高水平。60%的C₂高选择性也可与传统高温（>943K）热催化的基准工作相媲美。铂作为电子受体促进电荷分离，而空穴可以转移到CuO_x中避免C₂产物的深度脱氢和过氧化。这项工作为光催化甲烷升级提供了新的途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007557

21. JACS：通过合理设计金属有机框架配位层，提高界面电荷转移动力学，提高CO₂光还原效率

电子空穴对的复合严重降低了光催化剂的效率。在金属有机框架结构中，电荷转移动力学的优化可以通过在原子水平上合理设计结构来优化。在此，一种集光捕获、活性催化位点和高表面积于一体的吡唑卟啉型Ni-MOF（PCN-601）已被证明是一种优良且耐用的光催化剂，可在室温下利用H₂O蒸汽进行可见光驱动的二氧化碳还原。动力学研究表明，吡唑基团和镍氧团簇的强配位层使PCN-601具有合适的能带排列和超快的配体到节点的电子转移。因此，PCN-601产CO₂-CH₄的速率远远超过基于羧酸卟啉的类似MOFs和经典Pt/CdS光催化剂的3倍和20倍以上。值得注意的是，该反应避免了空穴清除剂的使用，并在气态中进行，可以充分利用MOFs的高气体吸收量。研究表明，合理设计MOF结构配位层不仅可以解决反应性与稳定性之间的矛盾，而且可以极大地促进界面电荷转移，实现动力学优化，为设计高效MOF光催化剂提供指导。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05530

22. Angewandte：LaCo_1-xNi_xO_3-δ空心多壳结构的双缺陷调节晶体场分裂，可有效催化析氧反应

对材料进行合理的自下而上的设计对于提高其在相关应用中的性能十分重要。在原子水平上对纳米粒子进行的缺陷工程可以有效地调节电子行为，这为增强催化性能提供了巨大的机会。本文通过价位交替元素梯度置换B位优化钙钛矿氧化物中表面氧的空位浓度和产生了晶格畸变。双重缺陷使电子自旋态从低自旋态转变为高自旋态，从而降低了电荷传输电阻。此外，将修饰的纳米颗粒亚基组装到微米尺寸的中空多壳结构中，可以提供多孔壳，丰富的内部空间和有效的反应物接触，从而可以增强质量传递并缩短电荷传输路径。最终电子和纳米微结构的系统设计实现了出色的析氧反应。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007077

23. Angewandte：制备用于高效析氧反应的双原子铁催化剂：一种杂原子调节剂方法

了解金属原子的热聚集行为对于精确合成负载的金属团簇非常重要。本文研究了从通道内封装了三核Fe^Ⅲ₂Fe^Ⅱ络合物（表示为Fe₃）的金属有机框架衍生而来的良好定义的氮掺杂碳层被制成作为稳定生成的铁纳米团簇的理想载体。通过合成同构的三核络合物前驱体（Fe₂Zn/Fe₂Co），用其他金属（II）离子（例如Zn^Ⅱ/Co^Ⅱ）原子取代Fe^Ⅱ，抑制碳原子向纳米团簇聚集并在碳层内的最佳金属氮部分中形成稳定的铁二聚体簇，通过在X射线吸收精细结构分析的直接透射电子显微镜成像中清楚地识别出。此外，已通过实验证明了担载的铁二聚体（用作金属配合位点）可有效地催化析氧反应。该研究提供了指导具有出色催化性能的超小型金属簇的未来设计的原子级原理。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007221

24. Chem：激光微结构化铜揭示了电催化还原CO₂的选择性模式

从质量上理解对局部化学环境进行工程设计以指导将CO₂电还原中的选择性导向增值产品的策略。局部浓度测量的不可行以及模拟在实际系统中的适用性有限，阻碍了更精确的指导原则。本文通过使用由超短脉冲激光烧蚀制备的微结构化铜（Cu）电极，量化了（电）化学环境对选择性模式的影响。研究人员创建了规则分布的微探针，并评估了它们在不同的过电势下的产品分布。规则的几何形状可以精确模拟局部pH和CO₂浓度，可显示对机械和应用研究有用的选择性图。揭示了C₁-C₃产品的清晰模式，表明了新颖的见解，例如存在两种针对丙醇的反应机理。该图还预测了对操作参数的选择性模式的影响，例如提高的质量传输和电解质组成。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.06.006

25. Nature communication：通过调节Ru/TiO₂纳米催化剂上的TiO_x覆盖层来调整费托合成反应性

可还原氧化物作为催化剂载体可以极大地促进费-托合成（FTS）在金属基纳米催化剂上的活性，而载体的作用仍然未得到详细解释。本工作通过改变还原条件以调节Ru纳米催化剂上的TiOx覆盖层，可以调节Ru/TiO₂纳米催化剂的反应性。随着还原温度从200°C升高到600°C，FTS中的活性显示出类似火山的趋势。这种活性变化的特征在于与Ru/TiO₂界面处TiO_x覆盖层上的CO活化有关。进一步的理论计算表明，还原的TiO_x的形成很容易在Ru表面上发生，并且它参与了FTS的催化机制，以促进动力学上的CO键裂解。 这项研究提供了对FTS中TiO_x覆盖机理的深刻见解，并提供了一种有效的方法来调节金属纳米催化剂在可还原氧化物上的催化反应性。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17044-4

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