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

1. J. Am. Chem. Soc.：直接合成碳载体上高负载的金属间铂合金纳米粒子以实现高效的电催化

与纳米铂（Pt）催化剂相比，碳载体支持的有序铂基金属间纳米颗粒表现出更强的催化性能，特别是在燃料电池电催化方面。然而，在高负载的碳质载体上直接合成均质的金属间合金纳米催化剂仍然是一个挑战。在此，我们报道了一种新的合成策略，可以直接在各种碳载体上制备高分散的MPt合金纳米颗粒（M = Fe, Co或Ni）。重要的是，一种独特的由[M(bpy)₃]²⁺阳离子（bpy = 2,2'-联吡啶）和[PtCl₆]^2-阴离子组成的双金属化合物，在碳表面均匀分解，形成具有氮掺杂碳保护层的尺寸均匀的金属间纳米颗粒。该典型还原氧化石墨烯（rGO）支持的L1₀-FePt催化剂（37 wt%-FePt/rGO）具有优异的氧还原反应（ORR）活性和稳定性，表现出比商业Pt/C高18.8倍的比活度，催化剂在超过20000周期后没有退化，说明我们对高同质性的均匀合金纳米粒子的合成方法的有效性。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c05140

2. J. Am. Chem. Soc.：调节三功能NiCu双金属纳米粒子在多孔碳网络中的表面组成和局部结构畸变用于电催化氧还原和析氧析氢反应

合理设计利用非贵金属促进H₂、O₂和H₂O之间相互转化的多功能催化剂是研究的热点领域。由于双金属纳米系统的电子、结构和催化性能取决于其组成、结构和尺寸的高度可调，已经引起了人们的广泛关注。在此，我们报道了被限制在sp²碳框架内的双金属镍铜（NiCu）合金纳米颗粒的合成，该纳米颗粒对析氢（HER）、还原氧（ORR）和析氧（OER）反应具有三功能催化性能。从实验和理论上看，镍钴合金的电催化作用与纳米颗粒表面双金属晶格的局部结构畸变有关。

我们的研究表明，催化剂d带的下降可以调节中间催化产物的结合能。XPS分析显示，Ni_0.25Cu_0.75/C纳米粒子的Ni 2p^3/2带结合能比其他双金属体系移动了约3倍，这与观察到的高电催化活性有关。有趣的是，双金属Ni_0.25Cu_0.75/C催化剂超过了RuO₂基准催化剂的OER性能，表现出1.44 V（vs RHE）的较小起始电位，10 mA cm^-2时的过电位为400 mV，以及具有商业化RuO₂和Pt催化剂的长期电化学稳定性，在20000次OER/ORR/HER反应后保持至少90%的初始电流。本研究揭示了具有多功能电催化性质的非贵金属纳米结构的结构-功能关系。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c06960

3. ACS Catal.：具有丰富表面台阶的纳米多孔金的电化学制备和再活化用于CO₂还原

与体相材料不同，脱合金纳米多孔金属具有较大的电化学表面积和丰富的电化学反应活性的表面台阶。在此，我们制备了一种纳米多孔金电催化剂，通过电位循环的电化学脱合金，在390 mV的过电位下将CO₂还原为CO，其法拉第效率高达98%。Pb-upd测量证实，高活性源于弯曲内表面上几何需要的高指数晶面台阶/扭结位点的高密度。此外，结合X射线光电子能谱和原位溶出伏安图显示，在长期稳定性测试中，催化衰退结果来自于表面台阶/扭结位点的减少和金属杂质（Zn、Pb、Cu）的沉积。通过电位循环可以恢复失活电极的催化性能，同时可以恢复台阶/扭结位点的部分，去除表面金属杂质。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c00627

4. Angew. Chem. Int. Ed.：源于多元MOFs的单原子电催化剂用于低压下高选择性的CO₂还原

单原子催化剂（SACs）由于其超高的活性和选择性而备受关注。然而，由于缺乏通用的合成方案，在构建模型SACs时很难识别不同单原子金属物质的活性差异。在此，在多元MOFs的基础上建立了一种针对单原子金属植入N掺杂碳（M₁-N-C；M = Fe, Co, Ni和Cu）的通用合成策略。M₁-N-C催化剂在化学环境和载体中具有相同的参数，为识别单原子金属种类的不同活性提供了理想的平台。用于电催化CO₂还原后，Ni₁-N-C表现出非常高的CO法拉第效率（FE），最高可达96.8%，远远超过基于Fe、Co和Cu的M₁-N-C。值得注意的是，性能最好的Ni₁-N-C在低CO₂压力下甚至还具有优良的CO FE，这更具挑战性，展示了直接使用低浓度CO₂原料的前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202008787

5. Angew. Chem. Int. Ed.：电催化CO₂还原过程中超薄钯纳米片的表面重建

在CO₂水溶液电还原的超薄钯纳米片催化剂上发现了表面重构现象。（111）晶面位点为主的原始纳米片被转化为在电催化活性（100）位点中普遍存在的褶皱的片状结构。重构增加了Pd表面活性位点密度，降低了CO在Pd表面的结合强度，显著促进了CO₂到CO的还原。在重构的50 nm Pd纳米片上，当过电位为590 mV时，活性为6.6 mA cm^-2时，可实现93%的CO法拉第效率。实验和理论研究表明，CO中间体是CO₂还原过程中驱动结构转变的关键因素。本研究突出了缺陷金属纳米片在反应条件下的动态特性，并提出了二维金属纳米结构表面工程调节其电催化性能的新机会。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202009616

6. Adv. Energ. Mater.：碱刻蚀层状双氢氧化物纳米片强化光催化还原N₂制NH₃

层状双氢氧化物（LDH）纳米片在光反应中显示出良好的活性，该活性通常归因于纳米片中大量的表面氧空位或配位不饱和金属阳离子，它们充当反应物吸附和活化的活性位点。最近，发现在水作为还原剂时，LDH纳米片能够有效将N₂光催化还原为NH₃。本文证明了用NaOH水溶液对ZnCr-LDH、ZnAl-LDH和NiAl-LDH纳米片进行简单的预处理可以大大提高纳米片中氧空位的浓度和配位金属中心，从而显著增强在紫外可见光下将N₂还原为NH₃的活性（无需添加牺牲剂或助催化剂）。本研究介绍的简便的碱蚀刻策略预计将在高性能LDH光催化剂的未来开发中被广泛采用，该催化剂可用于氨生产和其他具有挑战性的化学转化（例如CO₂还原和水分解）。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202002199

7. Adv. Mater. ：金属-有机框架衍生的Co₂P纳米颗粒/掺杂多孔碳作为三功能电催化剂

开发高效、低成本的贵金属替代品，以作为电化学反应（析氧反应（OER），析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR））中的电催化剂，是可再生能源技术中的重中之重。在这项工作中，使用沸石咪唑骨架作为前驱体合成了由Co₂P嵌入Co、N和P掺杂碳组成的高活性和非常稳定的三功能电催化剂。Co₂P与多杂原子掺杂碳底物之间的协同作用提供了对HER、OER和ORR具有电催化活性，这些材料可与甚至优于商业RuO₂或Pt/C催化剂。使用该材料作为电极电催化剂组装的锌空气电池和水分解装置显示出良好的性能和出色的稳定性。这项工作代表了在提高OER、HER和ORR的非贵金属电催化剂催化性能方面的突破，并为清洁能源的产生开辟了新途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202003649

8. Nat. Energy.：铜分子固体催化剂直接八电子转移硝酸盐电化学还原合成氨

氨（NH₃）是现代农业和工业的重要组成部分，是一种潜在的能源载体。NH₃传统上是在高温高压下用Haber-bosh法合成的。该过程的高能量输入推动了在环境条件下通过氮（N₂）-水反应合成NH₃的研究。然而，由于N≡N键的惰性和N₂的超低溶解度，低收率和低选择性阻碍了这种低成本工艺的发展。直接从非N₂源获得NH₃可以避免这些挑战。本文报道了铜掺杂结晶3，4，9，10-苝四羧酸二酐催化硝酸盐直接八电子电还原制NH₃。催化剂在−0.4V（vs RHE）下, NH₃生成率为436±85μgh⁻¹cm⁻²，最大法拉第效率为85.9%。这种特有的性能是通过催化剂调节质子/电子向铜中心转移同时抑制氢气的产生而实现的。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-020-0654-1

9. Nat. Energy.: 原子分散铜动态生成金属团簇用于CO₂高选择性电催化还原制乙醇

将CO₂直接电化学转化为乙醇，既可以降低CO₂排放，又可以储存可再生能源。然而，目前的电催化剂对乙醇的选择性有限。本文报道了一种碳载铜（Cu）催化剂，通过一种混合Cu–Li方法合成，在−0.7V（vs RHE）和低至−0.4V（vs RHE）的其实电位下能实现电催化CO₂转化乙醇91%的单产品法拉第效率（FE），催化剂在16h内稳定运行。乙醇中的FE对Cu原子的初始分散非常敏感，当CuO和大Cu团簇成为主要类型时，FE明显降低。在电化学条件下，Operando X射线吸收光谱确定了原子分散的铜原子向Cu_n团簇（n=3和4）的可逆转变。第一性原理计算进一步阐明了Cu_n催化CO₂还原的可能机理。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41560-020-0666-x

10. Energ. Environ. Sci.: Ag₂Cu₂O₃–用于CO选择性电还原生成C₂₊产品的催化剂模板材料

尽管近年来在将CO₂和CO电化学转化为高附加值化学品领域取得了重大进展，但要将这一技术应用于工业层面还要克服许多问题。其一就是合理设计催化剂材料，使其能够在工业电流密度（>200 mA cm⁻²）下选择性地生产所需产品。本文介绍了混合金属氧化物Ag₂Cu₂O₃作为一种有效电还原CO生成C₂₊产物的起始模板材料。结合电化学实时质谱（EC-RTMS）、XRD和XPS的结果，确定了Ag₂Cu₂O₃的模板性质，以及在电解的第一分钟内原位形成完全还原的CuAg双金属材料。催化剂的电化学筛选表明，当以CO₂（CO₂RR）和CO（CORR）作为原料气体时，产物分布有明显的变化。在CORR期间，在600 mA cm⁻²下，对C₂₊产物的法拉第效率接近92%。另一方面，在CO₂RR过程中，CO是所有测试电流密度下的主要产物，达到了68%的最大法拉第效率。Ag₂Cu₂O₃的双金属表面的XPS价带谱表明，其d带电子结构与金属Ag和Cu明显不同，这一发现与所观察到的产物分布有关。最后还使用其他显微镜表征技术来研究所观察到的催化剂材料在反应条件下的表面重构。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D0EE01100B

11. ACS Catal.: 三明治结构NiCoN | NixP | NiCoN微片阵列催化剂用于海水电解制氢

海水电解是一种可持续制氢和环境修复的变革性技术。然而，由于缺乏活性强的析氢反应催化剂，严重阻碍了该技术的发展。本文报道了一种三明治纳米结构的HER催化剂，它是通过在磷化镍（NixP）微片阵列的两侧装饰镍钴氮化物（NiCoN）纳米粒子构建而成。得到的分层三明治状催化剂（NiCoN | NixP | NiCoN）提供了一个具有丰富活性位点的高表面积，改善了每个活性位点的本征活性，并提高了导电率以实现有效电荷转移。因此，NiCoN | NixP | NiCoN电极表现出非常好的HER活性，在165mv的低过电位下，在天然海水电解质中达到10mA cm^-2的电流密度，同时由于内部NixP微片阵列具有良好的耐氯腐蚀性，因此稳定性非常好。本研究为海水电解制氢的分级非贵金属催化剂的设计开辟了一条新的途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c01244

12. Angew. Chem. Int. Ed.: 控制Pt单原子的氧化态以提高催化活性

单原子催化剂（SACs）近年来已成为很有前景的多相催化材料。先前的研究报告了关于SACs和纳米颗粒（NPs）的相对活性水平。这些工作主要集中在研究金属原子排列的影响上，而没有考虑SACs的氧化状态。本研究将Pt单原子固定在缺陷氧化铈上，并控制Pt SACs的氧化态，从高度氧化（Pt0:16.6 at%）到高度金属状态（Pt0:83.8 at%）。然后将具有受控氧化态的Pt-SACs用于CO、CH₄或NO的氧化，并将其与Pt-NPs的活性进行了比较。氧化程度高的Pt-SACs比Pt-NPs活性差，而金属Pt-SACs表现出更高的活性。在300℃下还原的Pt-SAC在所有氧化反应中表现出最高的活性。具有可控氧化态的Pt-SACs揭示了活性与SACs之间的关键缺失环节。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202009776

13. Angew. Chem. Int. Ed.：双金属电催化剂等离子体激发光电势促进氨氧化

作者研究可见光如何影响由金和铂纳米粒子组成的电催化剂的活性。双金属复合物具有双重功能：Pt组分催化氨的电化学氧化，释放出氢，Au组分通过激发局部表面等离子体激元共振吸收可见光。在可见光激发下，该催化剂表现出增强的电化学氨氧化动力学，优于先前报道的电化学方案。作者追踪到增强作用是由于等离子体激发在电催化剂中产生的电子空穴载流子而产生的光化学势。负责增强动力学的光电势与光强度成线性关系，这是从等离子金属或混合物组成的催化剂中获得最佳光电化学性能的一般设计原则。作者还确定了光化学转换系数。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007202

14. J. Am. Chem. Soc.：用于光催化制氢的共轭聚合物中残余金属团簇的电荷转移跟踪

半导体聚合物是太阳能转化的多用途材料，在太阳能制氢中作为光催化剂受到广泛关注。有机聚合物通常含有残留的金属杂质，如在聚合反应过程中形成的钯（Pd）团簇，并且越来越多的证据表明这种金属团簇在聚合物光催化剂中具有催化作用。利用对F8BT，P3HT和dibenzo[b,d]thiophene sulfone均聚物P10纳米粒子的瞬态和操作光学光谱，作者演示了在极为不同的残余钯浓度下，电子转移到钯团簇的时间尺度上的差异如何转化为析氢活性优化。

对于常见Pd浓度> 1000 ppm（> 0.1 wt.％）的F8BT纳米粒子，作者发现残留的Pd团簇通过能量和电子在fs-ns时间尺度上猝灭了光生激子，从而超过了竞争性的还原猝灭。作者从µs的时间尺度上通过光谱鉴定了F8BT纳米颗粒中还原的Pd团簇，并表明当Pd含量降低时，长寿命电子的主要位置逐渐移向F8BT聚合物。虽然长寿命电子的低产率限制了F8BT的析氢活性，但P10表现出更高的析氢活性，作者证明这是由于更有效的还原猝灭而产生的长寿电子产率更高的结果。

出人意料的是，尽管P10的性能更高，但即使在非常高的Pd浓度为27,000 ppm（2.7 wt.%）的情况下，长寿命的电子仍驻留在P10聚合物上而不是P10颗粒中的Pd团簇上。相比之下，F8BT中的长寿命电子在典型的氢释放时间尺度之前已经驻留在Pd团簇上。这一比较表明，P10表现出有效的还原猝灭，但电子转移到残余钯团簇的速度较慢，而F8BT则相反，因此，开发更高效的聚合物光催化剂必须以既能快速还原猝灭又能快速电荷转移到金属基助催化剂上的材料为目标。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c06104

15. Angew. Chem. Int. Ed.：钛卟啉气凝胶的合成及其光催化性能

含有光敏剂的高度多孔的基于Ti（IV）的材料因其高的光催化活性而备受关注。本文中，作者介绍了新颖的钛卟啉凝胶（TPG）和钛卟啉气凝胶（TPA），其中的卟啉配体四（4-羧基苯基）卟啉与Ti-oxo团簇配位。这些具有微孔、中孔和大孔以及反应物浓度依赖的Brunauer‐Emmett‐Teller表面积为407–738 m^-2 g^-1的分层多孔TPA是通过TPG的CO₂临界点干燥制备的。尽管TPA的Ti⁴⁺→Ti³⁺光还原效率低于结晶微孔Ti-卟啉骨架（DGIST-1），但O₂和自旋捕集剂迅速扩散到TPA孔中会导致活性氧物种（ROS）的快速生成，如单线态氧（¹O₂）和超氧化物（O₂^·−），用电子顺磁共振波谱可观察到。当用作ROS清除剂时，性能最佳的TPA降解大的1,3-二苯基异苯并呋喃的速度是DGIST-1的10倍，这表明分子（反应物）可进入孔（反应中心）的能力极大地影响了光催化活性。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202007193

16. Matter：镶嵌单层MoS₂纳米片的钙钛矿微晶作为太阳能制氢的高级光催化剂

高效的太阳能光催化制氢是实现氢经济的关键，对经济、能源和环境可持续性至关重要。然而，基于非贵重材料的高性能光催化剂是必不可少的。钙钛矿材料具有优良的光电性能，在太阳能电池中得到了广泛的应用，但近年来又成为一类新型的光催化剂。本文研究了一种高性能钙钛矿型光催化剂。创新性地利用钙钛矿和单层MoS₂之间完美匹配的能量学，创造了一种新形式的II型异质结，在空间上明确的氧化还原位点之间排列有一个强大的内置电场，使光催化剂具有更高的能力，有效地促进电荷分离并实现创纪录的析氢报告。这里的发现揭示了一个新的概念，超越了传统的模式来开发高性能光催化剂。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.07.004

17. J. Am. Chem. Soc.：脱铝β沸石上接枝分离的锌和钇位点实现乙醇转化为丁二烯

本文详细研究了脱铝BEA分子筛（Zn-DeAlBEA和Y-DeAlBEA）硅醇网络中嫁接锌和钇原子，以及这些材料促进乙醇合成1,3-丁二烯的机理和动力学。对Zn-DeAlBEA和Y-DeAlBEA的表征表明，这两种材料都含有孤立的金属中心（≡Si-O-Zn-O-Si≡和（≡Si-O-Y(OH)-O-Si≡），它们与硅醇网络中的残余≡Si-OH基团紧密相互作用，产生具有路易斯酸和Brøsted酸性的催化活性中心。Zn-DeAlBEA对乙醇脱氢制乙醛具有很高的活性，但对1,3-丁二烯的生成只有微弱的活性。相比之下，Y-DeAlBEA对1,3-丁二烯的生成具有很高的活性，但对乙醇脱氢没有活性。在Y-DeAlBEA和Zn-DeAlBEA上形成1,3-丁二烯是通过共吸附乙醛和乙醇的协同反应而发生的，它既包含了位点的Lewis酸性，也涉及到了Brøsted酸性。Y-DeAlBEA中的活性中心比二氧化硅负载的Y位点活性高70倍，比Zn-DeAlBEA中的活性中心高7倍。作者发现Y-DeAlBEA上的C-C键偶联是通过协同吸附的乙醛和乙醇反应生成1,3-丁二醇，然后迅速脱水成巴豆醇。巴豆醇进一步脱水制备1,3-丁二烯是容易的，并且发生在DeAlBEA硅醇网络中的温和酸性≡Si-OH基团上。本文报道的催化剂比先前报道的那些催化剂具有更高的活性，既可以将乙醇直接转化为1,3-丁二烯，又可以通过乙醇和乙醛的反应生成该产物。 

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c06906

18. ACS Catal.：阐述了含锌ZrO₂基催化剂在非氧化丙烷脱氢反应中活性位点的性质及其产生的基本原理

丙烷大规模非氧化脱氢制丙烯（PDH）需要环保、低成本的催化剂来取代目前使用的CrO_x或Pt基催化剂。本文介绍了含ZnO的ZrO₂或MZrO_x负载（M=Ce，La，Ti或Y）催化剂。最活跃的材料表现优于最先进的催化剂，包括负载CrO_x、GaO_x、ZnO_x或VO_x物种以及不含ZnO的体块ZrO₂基催化剂。在550°C的条件下，在Zn（4 wt％）/ TiZrO_x上，丙烷转化率约为30％，丙烯选择性为95％时，丙烯的space–time产率为1.25 kg_C3H6·kg^-1cat·h^-1。为了深入了解催化剂的活性中心结构、反应性、选择性和在线稳定性，用XRD、HRTEM、EDX对催化剂进行了表征绘图、XPS、X射线吸收、CO-TPR、CO₂-TPD、NH₃-TPD、吡啶FTIR、操作 UV-vis光谱、拉曼光谱、TPO和产品的时间分析。与以往报道的不含氧化锌的体块ZrO₂基催化剂相比，配位不饱和Zr阳离子不是含ZnO催化剂的主要活性中心。负载的ZnO_x物种参与了PDH反应。当前的X射线吸收分析证明，它们的结构受用作ZrO₂掺杂剂的金属氧化物类型和ZrO2结晶度的影响。孤立的三配位Zn²⁺物种显示出高活性和在线稳定性。当TiO₂和ZrO₂共存于载体中或当TiO₂促进ZrO₂时，它们的固有活性得到增强。这可能是由于PDH反应过程中氢形成加速所致，这是由亚毫秒级分辨率的产物的时间分析得出的。消耗催化剂程序升温氧化、非原位拉曼光谱和操作紫外-可见光谱研究的结果使作者得出结论：在PDH反应中，孤立的三配位Zn²⁺物种的高在线稳定性与其形成炭化的能力低有关。通常，炭化的趋势似乎随着ZnO_x团聚程度的增加而增加。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01580

19. Nat. Chem.：Pd催化发散性高阶环加成对[5.5.0]和[4.4.1]双环化合物的立体选择性合成

中型环，包括嵌入桥接和稠合双环支架中的环，是无数生物活性分子的常见核心结构。在各种合成策略中，分子间的高阶环加成具有巨大的潜力，可以从简单的结构单元构建复杂的中型环。不幸的是，这种转化常常受到竞争性反应途径和低水平的位点和立体选择性的困扰。通过钯催化的γ-methylidene-δ-valerolactones与tropones的环加成反应，本文报道了催化剂控制下的三类中型双环化合物的高效和立体选择性。机理研究和密度泛函理论计算表明，发散反应源于非对映异构中间体的不同反应谱。当一个经过O-或C-烯丙基化以提供[5.5.0]或[4.4.1]双环化合物时，另一个非对映异构体的独特构象允许非常规烯烃异构化来提供含有桥头烯烃的双环[4.4.1]化合物。作者还证明了这些产物向多种复杂的多环骨架的转化。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41557-020-0503-7

20. J. Am. Chem. Soc.：负载型纳米粒子的纳米级空间分布控制粉末催化剂的活性和稳定性

负载的金属纳米粒子是高性能催化剂的重要组成部分，并且科学家对其结构进行了深入研究。相比之下，粉末催化剂中的纳米颗粒空间分布通常无法量化，并且这种集体性质对催化剂性能的影响鲜少被研究。本文证实了一种可控制常见工业粉末载体上纳米颗粒空间分布的均匀性的通用胶体自组装方法。使用图像统计数据量化了纳米尺度上的分布，并表明纳米空间分布的类型不仅决定了稳定性，而且还决定了非均相催化剂的活性。广泛研究的系统（用于CO氧化热催化的Au-TiO₂和用于光催化H₂析出的Pd-TiO₂）展示了纳米粒子空间组织的普遍重要性。空间和时间上的微观动力学模型表明，与均匀分布的纳米颗粒相比，非均匀分布的Au纳米颗粒会经受表面氧的局部消耗，因此具有较低的CO氧化活性。纳米颗粒的空间分布还决定了Pd-TiO₂光催化剂的稳定性，因为不均匀分布的纳米颗粒会烧结，而均匀分布的纳米颗粒则不会。这项工作引入了评估和理解粉末催化剂中催化剂的集体（整体）性能的新工具，从而为更活泼和稳定的非均相催化剂铺平了道路。

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.0c03842

21. ACS Catal.：定义明确的Ni+Ga金属间化合物催化剂控制烃类湿法重整反应的选择性和稳定性

本文将氧化物负载的纳米粒子Ni+Ga金属间化合物（IMC）催化剂应用于丙烷的湿重整，使得催化剂本体和表面组成以及湿重整中的催化剂性能之间建立更直接的连接，并表现出更高的反应速率以及稳定性。该催化剂对产物选择性具有良好的控制，是Ni+Ga IMC体积和表面成分的函数，对CO₂/H₂或CO/H₂的选择性接近理想值。由于Ni+Ga IMC的独特的加氢反应动力学，也可以显著抑制对较小烃类的生产选择性。该研究还揭示了Ni + Ga IMC在反应条件下的稳定性，以及涉及许多牢固结合的反应中间体的反应中的高转化率如何导致IMC相松弛至最稳定的相，并伴随着表面组成和催化性能的变化。定义明确的IMC和计算表面科学研究均提供了表面化学性质与催化剂性能之间的相关性。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01261

22. ACS Catal.： Sm调节的MnCeSmTiO_x介孔非晶氧化物氧化还原提高NO低温NH₃-SCR的活性和SO₂耐受性

在低温（<200°C）下将工业锅炉出口的NO_x进行转化的选择性催化还原（SCR）技术，要求催化剂既具有NO_x的氧化性能，又具有对NH₃的吸附能力。但是，由于氧化还原能力不合适，大多数NH₃-SCR催化剂（如MnO₂/TiO₂和MnO₂-CeO₂/TiO₂）的活性和N₂选择性差以及经受SO₂中毒。受益于通过共沉淀法构造的介孔MnCeSmTiO_x非晶态混合氧化物，可以提高耐SO₂的低温NH₃-SCR性能。MnCeSmTiO_x催化剂具有无定形和介孔结构，BET表面积为214 m²·g^-1。NO转化率在140–320°C时可达到近100％，在400°C和气体时空速为80,000 h^–1时保持> 90％，。在100–320°C下，N₂的选择性可以保持在≈100％，而在400°C以下，则保持在> 90％。此外，与不添加Sm的催化剂相比，MnCeSmTiO_x催化剂在引入H₂O和SO₂后仍保持较高的催化性能。
通过X射线光电子能谱，氢气程序升温还原，氨程序升温脱附（NH₃-TPD），O₂-TPD，吡啶-IR，热重分析-差示扫描和漫反射红外傅里叶变换分析了催化剂的氧化还原性质，酸性性质和反应中间体。路易斯酸位点和混合氧化物的氧化催化位点的协同作用通过遵循Langmuir-Hinshelwood机理将NO转化为N₂。将Sm掺杂到MnCeSmTiO_x中可以增加氧空位并将电子转移到Mn⁴⁺和Ce⁴⁺，这有助于形成活性吸附的NO₂，二齿硝酸盐和桥接硝酸盐中间体，并通过抑制Mn⁴⁺和Ce⁴⁺氧化SO₂来抑制SO₂中毒。该研究工作可能有益于调节NH₃-SCR催化剂上活性位的氧化还原能力，以便可以在低温下在复杂烟道气中消除NO_x。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.0c02567

23. Nat. Catal.：通过形成八元环的环状偶联实现负弯曲多芳烃的创建

新形式碳的发现一直为新科学和技术打开大门。1991年，提出了由六元和八元环组成的具有负高斯曲率的三维（3D）周期性碳晶体。为了实现这些3D周期性碳晶体（Mackay晶体），必须开发出创建嵌入八元环的多芳族结构的方法。本文报道了两个环状偶联反应，它们通过催化C–H官能化形成一个八元环。在钯催化剂的存在下，海湾氯化聚芳族化合物经历环二聚或与联苯交叉偶联，形成嵌入八元环的各种迄今难以实现的聚芳族化合物。1,5,9-三氯三亚苯基的三重环状交叉偶联可构建高度弯曲的纳米碳。目前的工作不仅证明了环偶联技术在构建八边形纳米碳方面的潜力，而且为3D周期碳晶体的合成实现提供了一种概念途径。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41929-020-0487-0

24. J. Am. Chem. Soc.：金属-配体合作促进锌螯合物的键活化和催化加氢

本文制备并表征了一系列能够通过芳构化/脱芳构化金属-配体协同作用（MLC）进行键活化的PNP锌螯合物。显示了通过MLC可逆的杂合N-H和H-H键激活，其中磷连接基的半配位效应起关键作用。利用该锌螯合物系统，证明了在相对温和的条件下亚胺和酮的无碱催化氢化。由计算支持的详细机理研究暗示了MLC在促进有效催化中的关键作用。该方法为锌和其他主族金属介导的（脱）氢化和其他催化转化提供了新的策略。

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.0c05500

25. ACS Catal.：深入了解金属-有机框架负载镍催化剂用于乙烯加氢的构效关系

固体载体在非均相催化中起着不可或缺的作用，因为它们可以直接影响负载型催化剂的催化活性和选择性。但是，由于难以获得关于载体上催化剂的精确结构信息，因此这类载体的具体作用还有待进一步阐明。为了了解MOF拓扑，孔环境和节点载体的金属特性对催化活性的影响，在基于8连接节点的8个Zr-或Hf-MOF上负载了Ni催化剂分别命名为M-NU-1200，M -NU-1000，M-NU-1008和M-NU-1010（M = Zr，Hf）。单晶X射线衍射（SCXRD），漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）和X射线光电子能谱（XPS）用于表征负载的催化剂结构。为了研究载体对其活性的影响，通过使用乙烯加氢作为模型反应对负载的Ni催化剂进行了评估。结果表明，基于Hf-MOF的Ni催化剂均表现出较高的催化反应性，其TOF值至少是同构型Zr对应物的两倍。另外，由于拓扑和周围孔隙环境的原因，具有较少金属锚固位点的MOF产生了较高的TOF，这表明载体在决定催化剂的可及性和活性方面很重要。计算分析是对实验观察结果的补充，并提供了对反应障碍差异及其性能变化的见解。这项研究证明了载体的基本作用，并为在多相催化中选择/设计合适的载体提供了思路。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01844

相关推荐：

2. SCI论文写作专题汇总

4. 理论化学基础知识汇总

更多科研作图、软件使用、表征分析、SCI 写作、名师介绍等干货知识请进入研之成理后台自主查询。

微信加群

催化/能源交流群，请添加微信：yzcl93
理论计算交流群，请添加微信：ccl2098科研绘图交流群，请添加微信：17857127498
写作/表征交流群，请添加微信：xueshan199