催化周报全称（催化周报JACSAngew.）

1. ACS Catal.：高性能Ruddlesden-Popper钙钛矿用于双功能氧电催化

用于析氧/氧还原反应（OER/ORR）的高活性和稳定的双功能材料对于开发高性能金属空气电池和燃料电池至关重要。这项研究表明通过最佳掺杂策略，Ruddlesden-Popper（RP）钙钛矿（An 1BnO3n 1，n=3）作为双功能材料进行氧电催化的电催化活性显著增强。性能的改善主要得益于氧空位的增加，氧的易释放和结合能力，Co和Fe的协同作用以及OH-/O2吸附量和高氧化性O22-/O-的增加。相对于基准Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O2.59和广泛提及的立方钙钛矿（La0.6Sr0.4）0.95Co0.2Fe0.8O3-δ，RP-LaSr3（Co0.5Fe0.5）3O10-δ较高的正起始电位和最高的半波电位（E1/2）表明ORR活性更好。此外，这种材料还可以使氧气电化学还原为OH-，并具有出色的稳定性。更重要的是，RP-LaSr3Co1.5Fe1.5O10-δ的电势差（ΔE）大大缩小，并且达到最小值0.91 V，明显小于CP-LSCF（1.01 V）、BSCF（1.04 V）和最先进的双功能材料。这项研究为将RP型钙钛矿精确制造为高效、稳定的双功能氧电催化材料铺平了道路。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02838

2. ACS Catal.：Cu-Ag核-壳基气体扩散电极电还原CO2中配体模式定向选择性

具有定制尺寸和特定组成的双金属纳米颗粒有望作为电化学还原CO2（CO2R）的稳定和选择性催化剂。然而，特别是在工业适用条件下，人们投入了有限的精力来理解配体覆盖和合成后处理对CO2还原的影响。在这项工作中，作者制备了具有三种不同表面模式的Cu-Ag核壳纳米粒子（11±2 nm）：

（i）用油胺封端（Cu-Ag（OAm））；

（ii）用单异丙胺封端（Cu-Ag（MIPA））；

（iii）不含表面活性剂的还原性硼氢化物（Cu-Ag（NaBH4））。

配体的交换和去除是通过红外光谱（ATR-FTIR）分析证明的，而高分辨率扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）显示了它们对粒子间距离和纳米粒子重排的影响。后来，作者开发了一种基于衬底的工艺方法来跟踪这些对CO2R的影响。Cu-Ag（OAm）产生碳氢化合物的起始势能较低，而Cu-Ag（MIPA）和Cu-Ag（NaBH4）促进了合成气的产生。在控制良好的电极上的电化学阻抗和表面积分析表明，每次表面处理后，电导率和活性表面积逐渐增加。三相边界（电子-电解质-CO2反应物的汇合点）数量的增加会影响所需的电极电势，最终影响C 2e/C2e产物比。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03210

3. ACS Catal.：WN纳米线表面Ni(OH)2的三重功能显著促进水分解的电催化活性

对于碱性析氢反应（HER），发现有效且有前途的非贵金属催化剂对于清洁能源系统至关重要。在这里，作者设计了一种高效的碱性HER电催化剂，在WN纳米线核上涂覆Ni(OH)2壳，并负载在碳纤维纸（WN-Ni(OH)2）上。在1 M KOH溶液中，电催化剂在170 mV的过电势下提供20 mA cm-2的电流密度，在245 mV的情况下提供100 mA cm-2的电流密度。WN-Ni(OH)2在HER中的性能增强归因于WN和Ni(OH)2之间的协同作用。在水分解过程中，羟基优先吸附在WN上，氢优先吸附在Ni(OH)2上；同时，Ni(OH)2可以促进WN脱附羟基。因此，可以提高全表面Volmer反应动力学。结果，WN-Ni(OH)2具有降低的HER活化能和增强的活性。同时，对于析氧反应（OER），在339 mV的超电势下，电流密度可以达到100 mA cm-2。对于水分解反应，过电势达到510 mV。这种界面合作提供了有前景的双功能电催化剂。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02891

4. ACS Catal.：钯负载MIL-68(In)衍生的In2O3纳米管促进CO2加氢制甲醇

利用CO2并将其转化为有价值化学品，对于减轻人为CO2大量排放引起的环境问题是非常需要的。尽管In2O3/Pd已被用作将CO2加氢成甲醇的有效催化剂，但人们对Pd和In2O3之间的强金属-载体相互作用（SMSI）产生的电子效应了解甚少，这受In2O3形态的影响很大。在这里，作者使用MIL-68（In）纳米棒作为形态模板，用于空心In2O3纳米管（h-In2O3）的合成以及用于CO2加氢制甲醇的负载型Pd催化剂的制备。

有趣的是，在h-In2O3上负载Pd表现出比In2O3更高的性能，在3 MPa和295℃下运行100个小时，其表现出几乎不变的CO2转化率为（10.5％），甲醇选择性为72.4％，甲醇产率为0.53 gMeOH h-1 gcat-1。经过深入的表征，作者发现In2O3上Pd物种的不同电子性质可以通过多种合成条件进行微调，这是高活性和稳定性的原因。h-In2O3/Pd催化剂中Pd2 的摩尔分数达到67.6％，是In2O3@Pd催化剂（21.3％）的3.2倍，这是因为In2O3的表面化学不同。密度函数理论结果表明，Pd向弯曲的In2O3（222）表面贡献的电子比原始表面多，Pd2 对于促进H2吸附和形成表面氧空位至关重要。这项工作表明，控制In2O3的形态可以同时改变Pd和In2O3之间的Pd电子性能和SMSI，这是高催化性能的起源。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03372

5. Joule：固体酸电化学电池分解氨制氢气

本文证明了在250℃的中间温度下，通过氨的热电化学分解来生产高纯度氢。该方法可以通过使用基于固体酸的电化学电池（SAEC）与双层阳极结合使用，该双层阳极包括热裂解催化剂层和氢电氧化催化剂层。碳纳米管上的Cs促进的Ru（Ru/CNT）用作热分解催化剂，炭黑中的Pt与CsH2PO4混合用于催化氢电氧化。电池在250℃下运行，加湿的稀氨水供应到阳极，加湿的氢气供应到对电极。在0.4 V的电势和30 sccm的氨气流速下，实现了435 mA/cm2的电流密度。事实证明，制氢的法拉第效率为100％，该过程产生的氢的速率为1.48 molH2/gcath。

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https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.10.006

6. ACS Energy Lett.：压缩金属间PdCu增强电催化作用

析氢反应（HER）是水电解制氢过程中的关键反应。铂（Pt）是最著名的催化元素。由于铂的稀缺性，非铂纳米催化剂的开发有望实现大规模的应用。在这里，我们证明了在酸性条件下，与商用Pt/C相比，含有金属间B2相（PdCu-B2）的PdCu纳米结构具有更小的塔费尔斜率、更高的交换电流密度和更低的过电位。密度泛函理论（DFT）计算表明，HER在酸性条件下性能的改善可以归因于压缩金属间PdCu-B2上的氢结合能（HBE）的降低，使HBE的位置比Pt/C更理想。此外，PdCu-B2在甲酸氧化反应中表现出最高的质量活性，是甲酸基燃料电池的良好阳极催化剂候选。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c01959

7. J. Am. Chem. Soc.：尿素作为氧化还原活性的导向基团在不对称光催化铱-手性硼酸盐离子对

报道了N-环丙基脲与a-烷基苯乙烯的光诱导高非对映体和对映体选择性[3 2]环加成反应。这种不对称自由基环加成依赖于将尿素作为具有阴离子结合能力的氧化还原定向基团（DG）战略性地置于环丙胺上，并使用由多吡啶铱配合物和弱配位的手性硼酸盐离子组成的离子对作为光催化剂。催化剂阴离子组分的结构决定了反应活性，对硼酸盐离子进行适当的结构修饰可以获得高水平的催化活性和立体控制。该体系允许一系列的a-烷基苯乙烯反应，因此可以快速地达成具有连续叔、季系立体中心的各种氨基环戊烷，因为尿素DG很容易被移除。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c09468

8. ACS Catal.：用于碳氢化合物燃烧的强效Pt@TiOx/TiO2催化剂：Pt-TiOx相互作用和硫酸盐的影响

开发低温下对烃类燃烧具有高活性的铂催化剂是至关重要的，但同时也具有挑战性，因为铂可能在氧化气氛中转化为惰性PtOx，并在催化燃烧中失活。在本文中，通过强金属支持相互作用（SMSI）相关策略合成了一种以非晶态TiOx覆盖层修饰铂纳米颗粒的Pt@TiOx/TiO2催化剂。Pt-TiOx电子相互作用稳定了反应过程中的活性Pt0位点，导致C3H8和C3H6燃烧具有优异的活性和高稳定性。通过对原位DRIFTS的硫化Pt@TiOx/TiO2的铂态、烃类吸附行为和催化性能的监测，研究了硫酸盐这一常见副产物对汽车尾气净化催化剂的影响。结果表明，硫酸盐通过催化Ptd - (SO4)d-对上的异溶C-H键激活促进了C3H8的燃烧，而由于抑制了O2的激活，导致C3H6在硫酸催化剂上的燃烧受阻。

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https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03984

9. ACS Catal.：疏水性介孔中的耐水Pt位点对低温乙烯氧化有效

利用傅里叶变换红外（FTIR）原位表征技术，在0 ℃条件下研究了硅负载Pt催化剂在50 ppm乙烯好氧氧化中的结构-活性关系。由于乙烯在化学计量氧化过程中形成的水分子减少并稳定下来，考察了所有Pt催化剂的活性。在800 ℃的空气中煅烧载体后，介孔二氧化硅负载的Pt催化剂可以提高其稳态活性，而对于无孔二氧化硅载体则没有这种效果。CO脉冲滴定、H2O吸附测量、29Si MAS NMR和原位FTIR以及催化活性研究表明，介孔硅负载的Pt催化剂的活性高于无孔硅负载的催化剂，尽管表现出相似的疏水性和较低的Pt分散。CO作为分子探针的原位表征表明，即使催化剂表面充分水化，疏水性中孔内的Pt表面仍有一部分未参与物理缔合水分子与表面SiOH基团之间的氢键连接网络，裸露的Pt位点有望更有效地用于乙烯氧化。这种“疏水性Pt表面”只能在疏水性介孔二氧化硅载体上形成，这可能是由于Pt纳米颗粒完全被疏水性硅氧烷网络包围。缩合的硅氧烷网络和受限的介孔形成的独特环境是铂纳米颗粒对微量乙烯低温氧化具有高活性的主要原因。

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https://doi.org/10.1021/acscatal.0c02816

10. Chem. Rev.封面文章：层次结构沸石：从设计到应用

分级分子筛结合了微孔分子筛的固有催化性能和增加的介孔和/或大孔系统的通道和运输。这些材料是最理想的催化剂和工业吸附剂，并成为当前重要兴趣的高度发展领域。分子筛材料中的分层结构除了可以提高分子筛的活性、选择性和循环时间外，还可以显著提高沸石材料的利用效率，从而使能耗、时间和原材料消耗最少。在分子筛的合成、表征和应用方面取得了重大进展。在此，作者概述了该领域的最新成就，强调了在过去十年中，在开发新的和显著的战略，以创造一个额外的沸石孔隙体系的重大进展。根据分子筛制备方法中的多功能性和多功能性之间的联系，综述了分子筛制备方法的创新性。详细分析了具有不同层次孔结构的分子筛，即微-中孔结构、微-大孔结构和微-中-大孔结构，并举例说明了它们的优点和制备方法。通过一系列具有代表性的案例，讨论了由于提高了传质性能而显著改善的催化、环境和生物应用性能。在结论部分，作者设想“通过定量和真实合理设计的材料性质”的出现，基于“广义默里定律”，可以预测和控制来源于生物灵感的层次结构沸石的生产。本文将从催化、分离、环境、先进材料、化学工程以及生物医学等领域对人工器官和药物传递系统进行综述。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00016

11. J. Am. Chem. Soc.：富电子的苯氧基介体改善钳形铱配合物电催化乙醇氧化的热力学性能

富电子的酚类化合物，包括α-rac生育酚Ar1OH、2,4,6-三叔丁基苯酚Ar3OH和丁基化羟基甲苯Ar4OH有效电化学介体，可用于铱-氨基二氢配合物（PNP）Ir（H）2（Irn1，PNP=双[2-二异丙基膦）乙基]酰胺）电催化氧化醇。添加苯酚介体会导致催化起始电位从无介导的条件下的−0.65 V vs Fc /0降低到存在酚类时的−1.07 V vs Fc /0。机理分析表明，氨基三氢化铱（PNHP）Ir（H）3（IrH 2，PNHP =双[2-二异丙基膦基）乙基]胺的氧化转换通过两次连续的氢原子转移（HAT）使得2 当量苯氧基在阳极上瞬时生成。 氢的初始分解和氢原子的研究与同位素键的测定是一致的。 观察到周转频率高达14.6 s–1，法拉第平均效率为93％。介导的系统在THF中的2-丙醇和1,2-苯二甲醇的本体氧化中显示出出色的化学选择性，并且在纯净的2-丙醇中也可行。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09605

12. Adv. Funct. Mater.：单晶TiC纳米立方体的晶面工程用于增强析氢反应

理论发现TiC的100}面具有优异的催化性能，具有重要的工程应用价值。然而，由于{111}面在初始的低化学计量生长阶段具有良好的热力学稳定性，因此在常规TiC粉末中普遍存在。本文提出了一种歧化-分解策略来直接产生Ti和C原子来合成单晶{100}面的TiC粉末。TiC{100}晶面在析氢反应方面表现出优异的电化学性能，其在10mAcm-2的过电位为392mV，比随机的TiC晶面（815mv）低52%。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202008028

13. ACS Catal.：分子工程强化金属氧化物-载体相互作用实现高效稳定的二氧化碳电还原

金属-载体相互作用（SMSI）是金属与金属氧化物载体之间普遍存在的一种强相互作用，因其能提高催化剂的活性和稳定性而受到广泛关注。本文发现金属氧化物与碳载体之间的强相互作用可以显著提高电催化CO2还原反应（CO2RR）的性能。设计了一种分子工程策略来开发具有相似物理性质的未掺杂、N掺杂、S掺杂和N，S共掺杂多孔碳载体（分别表示为C、NC、SC和NSC）。这些载体可以以良好的分散性高密度地负载尺寸约3.5nm的 SnO2纳米粒子（60 wt.%），为理解强金属氧化物-载体的相互作用（SMOSI）及其对电催化性能的影响提供了一个极好的平台。

系统的实验和理论研究发现，SnO2纳米颗粒与碳载体之间的SMOSI按SnO2/NSC>SnO2/NC>SnO2/SC>SnO2/C的顺序排列，这种SMOSI能使碳载体向SnO2纳米颗粒有效转移电子，加强了关键反应中间体CO2•–的吸附，从而提高了SnO2纳米颗粒的吸附能力促进二氧化碳释放。SnO2/NSC具有最强的SMOSI，显著提高了CO2还原为HCOOH的选择性和活性，在H电池中法拉第效率高达94.4%，分电流密度达56.0mA·cm-2，优于大多数Sn基催化剂。值得注意的是，SMOSI可以同时保护活性中心，从而显著提高其催化耐久性，使其成为一种有前途的开发高效稳定催化剂的策略。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03831

14. ACS Catal.：单链聚合物约束下有机光催化环加成反应

协同催化可以实现单催化系统无法实现的合成转化。这种反应通常是扩散控制的，在高稀释度下需要多个催化剂相互作用。本文开发了一种受限的双催化聚合物纳米反应器，该反应器可强制催化剂共定位以提高完全均相体系中的反应活性。本研究公开了以芘为电子中继催化剂，使用含三芳基吡喃基的受限单链聚合物，光催化取代苯乙烯的二聚反应。与使用小分子添加剂和类小分子的单催化聚合物相比，低催化剂负载下的反应性得到了提高。本方法实现了一个能在限制条件下反应性增强的双催化单链聚合物，为扩散受限光催化开辟了另一种的途径。

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https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04499

15. ACS Catal.：关于二氧化碳还原的邻位选择性动力学的研究

功能组分不同的多功能催化剂具有明显的选择性。然而，在一些备受关注的实验中观察到的邻位选择性尚不清楚。本文揭示了该选择性与所涉及的动力学密切相关。基于反应扩散动力学和粗颗粒模型的动力学蒙特卡罗模拟，系统地研究了In2O3/HZSM-5双功能催化剂上二氧化碳对液体燃料的近距离选择性。结果表明，中间甲醇在In2O3上的扩散动力学对选择性起决定性作用.对于不同的In2O3/HZSM-5催化剂，局部甲醇浓度改变了HZSM-5分子筛中内甲醇转化为碳氢化合物的主导过程，从而形成一个高选择性的良好液体燃料的优选反应窗口。本研究结果强调了动力学效应在多功能催化剂设计中的重要性。

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https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03414

16. Angew. Chem. Int. Ed.：氮改性碳催化剂上全氧电催化：活性中心的识别和活性中间产物的原位观察

由于不同的N构型不可避免地共存，以及观察形成的中间产物的技术局限性，对氮改性碳催化剂在电催化氧还原（ORR）和析氧反应（OER）中的活性中心、吸附中间产物和速率决定步骤（RDS）的最新认识仍然充满争议。本文以七种具有特定单N物种的芳香族分子作为模型结构，研究了每种常见N族在ORR和OER中的确切作用。具体地说，活性中心和关键吸附中间产物的动态演变，包括O2（ads）、超氧阴离子O2‐*和OOH*的动态变化通过原位光谱进行监测。作者认为，在ORR过程中，从O2‐*（O2‐* H2O→OOH* OH-）形成*OOH物种是一种可能的RDS，而从OOH*物种生成O2是OER过程中最可能的RDS。

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https://doi.org/10.1002/anie.202012615

17. Angew. Chem. Int. Ed.：具有可调能带结构的超薄多孔碳氮化物束同时实现太阳能光催化水分解和选择性苯甲醇氧化

合理设计具有多功能的光催化剂，包括有机合成和水分解，是一个充满希望和挑战的课题。本文中，作者基于由L-精氨酸（L-Arg）和三聚氰胺制备的不对称超分子前体的热解合成了类似海葵的氮化碳（ACN）束。ACN具有可调节的带隙（2.25 eV〜2.75 eV）和带有超薄孔壁的中空微管，可丰富反应部位，改善可见光吸收并增强电荷分离。在苯甲醇存在下，ACN表现出优异的纯水分解能力（95.3μmol/ h），同时在阳光照射下苯甲醇被选择性氧化为苯甲醛（转化率为90.9％，选择性为99.7％）。对于同时发生的反应，进行了二维同位素标记，分离和检测，以确认释放的氢的质子来源是水。此外，作者对水分解和苯甲醇的氧化机理进行了理论分析，并希望它为在一个系统中同时利用光生电子和空穴提供思路。

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https://doi.org/10.1002/anie.202013753

18. Angew. Chem. Int. Ed.：原位光谱法揭示钯催化“无CO”羰基化反应的反应机理：甲酰化机理

合成气（CO/H2）被甲醛或甲酸等C1替代分子取代的“无CO”羰基化反应近年来在均相催化中受到广泛关注。虽然通过这种方法可以得到广泛的有机物，但是对于精确的反应机理仍然知之甚少。在这项工作中，作者使用原位核磁共振（NMR）波谱来解释使用不同替代分子的烯烃的烷氧羰基化反应机理。与先前的假设相反，在反应过程中没有发现一氧化碳。相反，反应通过原位生成的甲酸甲酯的C‑H活化进行。在定量核磁共振实验的基础上，建立了一个包含所有主要中间产物的动力学模型，该模型能够实现以理论为驱动的反应优化。最后，根据原位观察到的钯氢化物、钯甲酰基和钯酰基物种，提出了一种新的反应机理。

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https://doi.org/10.1002/anie.202011152

19. Chem：单位点[PtZn4]金属间化合物催化剂上丙烷脱氢反应的研究

丙烷脱氢（PDH）是一种商业化的丙烯生产技术，但反应温度过高会导致裂解和结焦。将活性金属组分分离成单个原子可以最大限度地提高原子效率，由此产生的单原子催化剂（SACs）可以以前所未有的选择性抑制结构敏感的副反应。

在此，作者报道了一种单位点[PtZn4]催化剂，它通过组装原子有序的PtZn金属间化合物合金，在520°C到620°C的广泛温度范围内，丙烯的选择性超过95%。在160小时的工业PDH试验中未观察到明显的失活。作者发现，PtZn IMAs中的表面[PtZn4]体系是稳定的活性中心结构，其中[PtZn4]体系中的几何隔离和富含电子的Pt易于促进表面结合丙烯的解吸，并通过抑制焦炭副反应来提高稳定性。

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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.10.008

20. Adv. Mater.：通过空间分离助催化剂优化金属-有机框架光催化剂，以实现整体水分解

有效的电荷分离和利用是光催化的关键因素。本文证明氧化还原助催化剂的完全空间分离提高了电荷分离和表面反应的效率。具体来说，作者设计了以Pt和MnOx为助催化剂的Pt@NH2‐UiO‐66@MnOx（PUM）异质结构光催化剂作为优化的NH2-UiO-66光催化剂。与原始的NH2-UiO-66、Pt@NH2‐UiO‐66 (PU)和NH2‐UiO‐66@MnOx (UM)样品相比，PUM样品表现出最高的产氢活性。作为助催化剂，Pt有利于捕获电子，而MnOx则倾向于获取空穴。NH2-UiO-66生成后，电子和空穴从金属-有机骨架光催化剂内外流动，聚集在相应的助催化剂上，然后参与氧化还原反应。PUM光催化剂大大延长了光生电子和空穴的寿命，有利于电子-空穴的分离。此外，PUM样品在没有牺牲剂的情况下促进了水的整体分裂，从而证明了其作为MOF型半导体在整体水分裂反应中的改性方法的潜力。

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https://doi.org/10.1002/adma.202004747

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