原标题：催化周报：Science、Nat. Chem.、JACS、Angew、AM等大合集！

温馨提示：本推文包含29篇文献，预计阅读时间约29min，大家挑感兴趣的关注。

1. Science：合并穿梭反应和成对电解用于可逆邻二卤代反应

邻位二溴化物和二氯化物是重要的商品化学品，是现代化学中不可缺少的合成中间体，传统上是用有害元素氯和溴合成的。同时，卤化污染物需要改进方法以加速其修复。在这里，作者介绍了一种电化学辅助穿梭（e-shuttle）范例，用于烯烃和邻二卤化物的简易和可扩展的相互转化，这类反应既可用于从简单烯烃合成有用的二卤化分子，也可用于通过逆卤化处理回收废料。用1，2-二溴乙烷，以及1，1，1，2-四氯乙烷或1，2-二氯乙烷，在一个简单的装置和廉价的石墨电极中分别对多种烯烃进行二溴化或二氯化反应。反过来，使用简单的烯烃受体，土壤样品中的六氯化持久性污染物lindane可以完全脱氯为苯。

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https://doi.org/10.1126/science.abf2974

2. Angew. Chem. Int. Ed.：Operando研究Ag修饰Cu2O纳米立方体催化剂——对CO2电还原获得液相产物具有增强作用

利用CO2电化学还原反应（CO2-RR）将二氧化碳直接转化为多碳液体燃料，有助于全球经济的脱碳。在这里，作者合成了均匀覆盖着Ag纳米粒子（5 nm）的Cu2O纳米立方体（NCs，35 nm）。与裸Cu2ONCs相比，Cu2ONCs上Ag含量为5 at%的催化剂对C2+液体产物（30% 在-1.0 V RHE条件下）的法拉第效率提高了两倍，其中包括乙醇、1-丙醇和乙醛，而甲酸盐和氢气则受到抑制。X射线吸收光谱揭示了CO2还原过程中Cu2O的部分还原，伴随着反应驱动Ag在Cu2ONCs上的再分散。Operando表面增强拉曼光谱数据进一步揭示了CO与Cu结合的显著变化，这些变化被分配到CO2RR期间形成的Ag-Cu位点，这些位点对于C-C耦合和液体产物产率的提高至关重要。

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https://doi.org/10.1002/anie.202017070

3. Adv. Mater.：硼磷酸锰实现高效电催化水氧化与有机底物的选择性氧化

地球上生命的关键催化反应之一，水氧化成分子氧，发生在由含锰簇介导的光系统II（PSII）的析氧复合体中。在这一研究领域的大量工作包括开发用于析氧反应（OER）的高效人工锰基催化剂。使用人工OER催化剂对有机底物进行选择性氧化以生产增值化学品是一个值得追求的目标。然而，不令人满意的催化性能和较差的稳定性一直是人工PSII类似物研究领域的一个基本瓶颈。

在此，本文首次开发了一种锰基阳极材料，并将其与电催化水氧化和有机物选择性氧化结合起来，提供迄今为止报告的最高效率。这可以通过使用螺旋状硼磷酸锰来实现，这是一种新型材料。后一种前驱体在碱性介质中具有独特的高催化活性和耐久性（超过5个月），这归因于其在长期偏压下意外的表面转变为非晶态MnOx相，具有类似于水钠石的短程有序和表面稳定的MnIII位点，原位拉曼光谱和准原位X射线吸收光谱以及非原位方法的结合明确地证明了这一点。

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https://doi.org/10.1002/adma.202004098

4. Angew. Chem. Int. Ed.：具有后修饰功能化铼（I）位点的稳定生物氢键有机框架，用于有效的非均相可见光驱动CO2还原

基于鸟嘌呤四链体，借助π-π相互作用，实现了一种稳定的2,2\'-联吡啶（bpy）衍生生物氢键骨架（HOF-25），该骨架与Re(CO)5Cl反应得到后功能化的HOF-25-Re。对HOF-25-Re的X射线吸收精细结构光谱研究证实了Re(bpy)(CO)3Cl部分与该HOF的共价连接。在可见光照射下，[Ru(bpy)3]Cl2和三异丙醇胺存在于CH3CN中，稳定且可回收的含Re(bpy)(CO)3Cl光催化中心的HOF-25-Re的对二氧化碳光还原具有良好的多相催化活性，具有1448 μmol g−1 h−1的高CO生成率和93%的高选择性。在相同条件下，HOF-25-Re(50)的实验转化率约为均相体系的Re(bpy)(CO)3Cl的8倍。通过结晶和后改性过程可持续再生的HOF-25-Re显示出恢复的光催化性能。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016710

5. Angew. Chem. Int. Ed.：利用钨氧化物中的氧空位控制电子空穴迁移路径，以提高其光催化析氧性能

全解水效率主要受到缓慢的析氧动力学的限制。因此，开发活性析氧催化剂是十分必要的。为此，作者设计合成了一种含氧空位的氧化钨光催化析氧催化剂，其析氧速率为683 µmol h-1g-1，高于纯WO3（159 µmol h-1g-1）。随后通过瞬态吸收光谱研究发现，氧空位能产生电子俘获态，抑制光生载流子的直接复合。另外，Pt助催化剂可以促进电子俘获态参与反应，进一步提高光催化性能。利用飞秒瞬态吸收光谱解释了无机材料的光催化析氧机理，为高效水分解催化剂的设计提供了新的思路。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016170

6. Angew. Chem. Int. Ed.：共价有机框架实现紫罗碱衍生电子转移介质的位置分离，以实现稳定的光催化析氢

电子转移是光催化分解水的限速步骤。紫罗碱及其衍生物能作为电子转移介体（ETMs）促进光敏剂向活性中心的快速电子转移。然而，电子转移能力通常受到通过阳离子自由基-含紫罗碱衍生的ETM之间的耦合形成稳定偶极结构的影响，从而限制了电子转移过程。在此，通过季铵化后反应，将一种紫罗碱衍生的ETM环二季铵盐整合到2,2\'-联吡啶基共价有机框架（COF）中。嵌入的diquat‐ETMs的含量和分布受到精心控制，从而形成了良好的隔离位点布置。所得材料将光敏单元和ETM整合到一个系统中，与单模块COF和COF/ETM混合物相比，表现出增强的析氢速率（34600 µmol h-1g-1）和持续的性能。应用于二维COF平台的集成策略通过多组分的协同作用，促进了光化学过程中电子的连续转移。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016618

7. Science：CO氧化过程中Au-TiO2活性界面的原子精确原位操纵

金属催化剂与载体的界面在多相催化中起着关键作用。外延界面通常被认为是刚性的，在催化反应过程中用原子精确的方法调整其内部微观结构是一个挑战。利用球差矫正环境透射电子显微镜，作者研究了金（Au）和二氧化钛（TiO2）载体之间的界面。直接的原子尺度观察表明，在一氧化碳（CO）氧化过程中，金纳米颗粒在TiO2表面的外延旋转对Au-TiO2界面的原子结构产生了意想不到的依赖性。利用旋转的可逆性和可控性，作者通过改变气体和温度实现了对活性Au-TiO2界面的原位操控。这一结果表明，在操作条件下实时设计催化界面是可能的。

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https://doi.org/10.1126/science.abe3558

8. Angew. Chem. Int. Ed.：N型掺杂诱导的电子局域化用于甲烷非氧化偶联

光驱动甲烷非氧化偶联（NOCM）是利用丰富的甲烷资源的一种很有潜力的方法。本文通过将单原子Nb掺杂到分级多孔TiO2‐SiO2（TS）微阵列中，制备了用于NOCM的n型掺杂光催化剂，其具有3.57 μmol g‐1 h‐1的高转化率和良好的可回收性。实验分析和第一性原理密度泛函理论计算证实，Nb掺杂取代了（1 0 1）表面的6配位钛，在[0 1 0]方向形成位置浅的电子俘获表面极化子。不同模型的比较表明，n型掺杂引起的电子局域化有利于甲烷的活化和乙烷的解吸。在Mo、W和Ta掺杂的复合材料上进一步验证了n型掺杂对CH4转化的积极作用。相比之下，p型掺杂剂（Ga，Cu，Fe）的掺杂显示出较少的活性影响。这项研究提供了对掺杂类型的影响的深入了解，并有望指导CH4转化的智能光催化剂的设计。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016420

9. Angew. Chem. Int. Ed.：酸位点对烯烃在小孔沸石中扩散的促进作用的实验和理论证据

饱和烃和不饱和烃的扩散对许多沸石催化过程至关重要。小分子烯烃在窄孔分子筛中的传输受到阻碍，对最终产物的选择性和分离有重要影响。本文研究了SAPO‐34分子筛8环窗口内轻烯烃/石蜡的晶内扩散，这通过一组互补的第一原理分子动力学模拟、PFG-NMR实验和产品测量的脉冲响应时间分析所证实，产生了不同长度和时间尺度的信息。作者的结果清楚地显示了Brønsted酸位点的存在对乙烯和丙烯的扩散速率的促进作用，而烷烃的迁移对酸位点的存在不敏感。红外光谱测量证实，不饱和烃扩散率的提高归因于与酸质子形成有利的π-H相互作用。酸位点分布是优化产品分布和分离的重要设计参数。

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https://doi.org/10.1002/anie.202017025

10. Nat. Commun.: 利用快速operando光谱跟踪高选择性电化学CO2还原银纳米晶体中富缺陷的原位生成

电化学还原CO2（ECR）是抑制全球变暖的一个重要手段。催化剂的演化和反应过程中活性中心的识别的知识很重要，但仍然是有限的。本文报道了一种高效的催化剂（Ag-D），它在ECR过程中几分钟内形成了适当的缺陷浓度。利用强大的快速operando x射线吸收光谱，在ECR条件下揭示了演化的电子和晶体结构。当过电位为0.7 V，电流密度为180 mA cm−2，电流密度为1.0 V时，在流动电池反应器中可逆氢电极上进行120小时的测试，该催化剂的法拉第效率为100%，性能下降可以忽略。密度泛函理论计算表明，适当的缺陷浓度可以增强中间COOH的吸附，优化反应路径的自由能，使实验观察合理化。

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https://www.nature.com/articles/s41467-021-20960-8

11. Adv. Energy Mater.: 具有高氢化物离子迁移率的镧系氢化物的钌催化剂，促进低温氨合成

Ru/LaH3−2xOx的氨生成温度比Ru负载镧氧化物低100℃。本文研究了载钌镧氧化物Ru/LaH3−2xOx的氢离子导电性与氨合成活性之间的关系。Ru/LaH3−2xOx催化合成氨的表观活化能为64 kJ mol-1，远小于氢化物离子电导率(100 kJ mol-1)，说明氢化物离子电导率与催化活性没有直接关系。Ru/LaH3−2xOx的表面H-迁移率与催化性能密切相关，使Ru载体界面附近的H-空位形成低功函数电子，并且在Ru催化剂上具有高的抗H2中毒。此外，在氨合成条件下，与氢化镧(LaH3)相比，LaH3−2xOx具有较高的抗氮化性能。结果表明，Ru/LaH3−2xOx在氨合成过程中保持了较高的表面H-浓度，表现出比Ru/LaH3更强的活性。Ru/CeH3−2xOx的结果与此基本一致，表明稀土氢化物载体的共同特征。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003723

12. ACS Catal.: 铂催化剂模型上，烷烃解离反应诱导的伴随催化剂重组

虽然有证据表明催化活性位点可以在反应条件下进行重组，但其提供最低激活势垒的最佳重组方式仍不清楚。本文用甲烷活化支持的Pt团簇，并通过在过渡状态下的团簇构型的显式采样表明，需要重要的重组才能达到最活跃的过渡状态。在C-H解离的同时，簇的重构能力是催化活性的一个关键方面。本文强调两种类型的重建，伴随的或独立的，取决于它们是否出现在反应轨迹的过程中。伴随的重构描述了重要的重排催化剂本身作为反应协调的一部分，并在最激烈的竞争途径中发挥关键作用。最好的活性位点只能在反应轨迹的过程中找到，而不是在反应之前的平衡几何结构中找到。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05421

13. Nat. Chem.：铁催化剂促进塑料回收利用

一次性塑料因其成本低、重量轻、耐用性好、稳定性高等优点为现代生活带来便利，广泛应用于消费品和工业产品。然而，塑料在地表的长期累积，对环境带来了巨大挑战。由于目前的回收率约10%，大多数商品塑料要么被填埋，要么被扔进了环境中。此外，当前的回收方法在每个循环中都会产生大量的价值损失，产生物理性能较差的材料。因此，急需开发一种高效的塑料回收方法来缓解塑料垃圾对环境的压力。本文报道了一种1,3-丁二烯的[2+2]环加成/低聚反应，以产生以前未实现的telechelic微结构(1,n-二乙烯基)寡环丁烷。这种材料具有热稳定性，具有由链末端控制产生的立体规则段，并且即使在低分子量下也表现出高结晶度。在吡啶（二亚胺）铁催化剂存在下，将寡环丁烷暴露在真空中，可以解聚生成原始丁二烯，展示了从商品碳氢化合物原料衍生的寡聚物的闭环化学循环的罕见实例。

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https://www.nature.com/articles/s41557-020-00614-w

14. Nat. Commun.: NiH催化N-酰基烯胺不对称氢芳基化合成手性苄胺

对映体纯手性胺及相关酰胺衍生物是许多药理活性分子的常见结构。与已有的氢胺化反应相比，过渡金属催化的烯胺不对称氢功能化反应为其结构提供了一种补充方法。本文报道了一种NiH催化的N-酰基烯胺的对映体和区域选择性还原氢芳基化反应，允许在温和、操作简单的反应条件下实际获得广泛的结构多样性、对映体富集的苄胺。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20888-5

15. Nat. Commun.: 磷（III）协助的杂环芳烃区域选择性C-H硅烷化反应

含碳-硅（C-Si）键的杂环芳烃是重要的结构单元，在天然产物、药物和有机材料的构建中起着重要的作用。吲哚C–H硅烷化优先发生在亲核C3和C2位置，而进入吲哚的C4-C7位置仍具有高度挑战性。本文展示了吲哚衍生物的区域选择性C7-H硅烷化的一般策略。主要是钯催化剂与磷（Ⅲ）导向基团的强配位决定了区域选择性。利用这一简便的合成策略，可以有效地合成具有广泛官能团相容性的C7硅烷化吲哚。此外，该方案还扩展到其他杂芳烃，如咔唑。所获得的硅烷化吲哚已用于各种转化以使相应的不同官能化吲哚衍生物成为可能。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20531-3

16. J. Am. Chem. Soc.有机光氧化还原催化实现羧酸的快速碳同位素交换

咔唑/氰基苯光催化剂促进标记CO2的C（sp3）酸的直接同位素羧酸交换。与过渡金属催化降解-重建方法不相容或易于发生热诱导可逆脱羧的底物在室温下在短时间内进行同位素掺入。证明了可用[11C]CO2对药物分子和前体进行放射性标记。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12819

17. J. Am. Chem. Soc.：W18O49纳米线上孤立的钴中心作为高效CO2光还原的反应开关

在W18O49超薄纳米线表面成功地修饰了孤立的钴原子。Co原子修饰的W18O49纳米线(W18O49@Co)大大加速了催化体系中的载流子分离和电子输运。此外，Co原子的表面修饰改变了W18O49@Co材料的能带结构从而提高光激发电子对二氧化碳还原的氧化还原能力。修饰后的Co原子作为真正的活性中心发挥作用，更重要的是，其作为反应开关使反应得以进行。优化后的催化剂具有相当高的光催化CO2还原活性，CO生成率高达21.18 mmol g–1 h–1。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08409

18. Nat. Commun.：变温x射线粉末衍射表征TiO2光催化剂中的氧缺陷和氮掺杂

TiO2基粉末材料具有成本低、光响应性好、地球丰度高、化学稳定性和热稳定性好等优点，是一种高效的水分解光催化剂，结构缺陷和掺杂杂质在高温下的存在，使其表现出极高的可见光吸收光催化活性。尽管人们对其电子和光学性质进行了广泛的研究，但其构效关系和光催化机理仍不明确。本文报道了用变温同步辐射X射线粉末衍射法对含氮和不含氮的金红石、锐钛矿和混合相（商用P25）的结构进行了深入的研究。解释了锐钛矿相不寻常的各向异性热膨胀可以揭示亚表面氧空位、氮掺杂水平和光催化活性之间的密切关系。对于高掺杂锐钛矿，发现了一个新的立方氮化钛相，在吸收波长的基本位移方面提供了重要的信息，在可见光下显示出良好的光催化作用。

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https://www.nature.com/articles/s41467-021-20977-z

19. Nat. Commun.：Bi2O3半导体光催化反应中催化活性物质的性质

在光催化系统中发现真正的催化活性位点，可以对光催化过程有更全面的了解，可有助于提高光催化系统的效率。Bi2O3是一种多相光催化剂，能够催化多种重要的可见光驱动的有机转化。然而，目前对光催化过程中所涉及的有效催化剂的深入研究有限。本文通过理论和实验研究的结合表明，在烷基溴化物存在时，Bi2O3表现为均相BinBrm作为反应中真正的光催化剂。因此，Bi2O3可被视为一种铅催化剂，在反应中缓为转化为活性均相光催化剂。本文工作对其它半导体光催化过程的机理研究也具有重要意义。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20882-x

20. Nat. Commun.：晶格缺陷诱导金属的选择性氧化

晶体缺陷修饰的纳米材料在氧化、催化、锂化和外延生长等化学反应中表现出明显不同的行为。然而，在原子尺度上揭示精确的缺陷控制反应动力学（如氧化）仍然是一个挑战。本文利用原位高分辨透射电子显微镜和第一性原理计算，揭示了层错和孪晶界驱动下纳米银和钯中一般位置选择氧化行为的动力学。穿过表面的相干平面缺陷显示出最高的氧结合能，导致氧化物在这些交汇处优先成核。平面缺陷介导的氧原子扩散通过在氧化物-金属界面上迁移的原子步骤催化随后的逐层向内氧化物生长。这些发现提供了金属纳米结构中由平面缺陷控制的复杂反应动力学的原子可视化，可以通过缺陷工程改变纳米材料的物理化学性能。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20876-9

21. ACS Catal.：醋酸乙烯合成中高覆盖率的机理框架及影响因素

固体催化剂通常在高表面覆盖率下作用，但充分分析和利用覆盖效应仍然存在困难。在钯基催化剂上通过氧化乙氧基化乙烯合成乙酸乙烯酯（VA）需要多个双分子活化步骤，包括乙酸盐覆盖表面上的C2H4-、CH3COOH-和O2的物质。用C2H4滴定预先形成的乙酸酯和密度泛函理论（DFT）计算阐明了乙酸酯-C2H4偶联和H-提取以形成VA的步骤，但忽略了乙酸酯的形成和必须在稳态下同时发生的交替消耗步骤。

本工作利用稳态实验和密度泛函理论来获得更完整的力学见解。CO（cofed或副反应产生）抑制了反应速率，并随CH3COOH压力单调增加，但在低比率和高比率下分别随O2/C2H4压力比增加和减少。基于DFT分析提出的催化循环很好地描述了由这些效应产生的复杂趋势，其中醋酸盐覆盖率由不可逆地激活CH3COOH中的O–H键的步骤和通过与C2H4或O2反应消耗醋酸盐的步骤设置。覆盖率对醋酸盐物种形成的影响大于消耗量，导致形成屏障在5/16醋酸盐/Pd覆盖率下更低，但在6/16覆盖率下更高。对于实际的反应物压力比，稳态操作所需的生成量和消耗量之间的平衡只能势垒几乎相等的极限的狭窄覆盖范围内实现。结果表明，当反应物压力的变化使反应物的覆盖率在这一狭窄范围内略有增加时，反应速率限制步骤的同一性从VA生成向醋酸盐生成转变，这与C2H4/C2D4和CH3COOH/CH3COOD动力学同位素效应的测量变化相一致。通过高覆盖率促进耦合和抑制O2离解也得到了证实。这些见解为理解高覆盖催化中的条件和成分的影响提供了一个全面的框架。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03673

22. ACS Catal.：无机磷对Rh催化剂在苯乙烯氢甲酰化反应中的促进作用:几何效应和电子效应

含膦配体的Rh基均相催化剂在氢甲酰化反应中具有很高的活性。通过DFT计算发现在Rh2P结构中无机磷具有类似的电子效应。能量分布表明Rh2P与Rh相比能显著提高苯乙烯的氢甲酰化活性，实验进一步证实了这一点。以三苯基膦（PPh3）为磷源，在相对较低的温度（550℃）下用浸渍法制备了二氧化硅负载的Rh2P。苯乙烯氢甲酰化反应的转化频率（TOF）提高到1496h-1，与一些单原子催化剂相当。五次循环试验表明，该产品具有良好的稳定性。此外，HAADF-STEM、XPS和其他表征证实了Rh2P结构的合成。P的促进作用是双功能的。一方面，掺杂P使表面Rh原子分离，消除了表面空位，防止了反应物的超强吸附。另一方面，电子从Rh向P转移，使表面Rh原子带正电荷，有利于氢甲酰化反应。几何效应改善了分散性，电子效应改变了反应速率的决定步骤，由CO插入改为苯丙酰加氢反应，从而提高了氢甲酰化反应的活性。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04684

23. Nat. Commun.：Nb2O5负载的单原子金属用于催化5-(羟甲基)糠醛选择加氢合成5-甲基糠醛

5-甲基糠醛（MF）是一种非常有用的化学品。以H2为还原剂的生物质平台分子5-（羟甲基）糠醛（HMF）选择性加氢制MF是一个很有吸引力的研究方向，但由于HMF中C=O键的加氢在动力学和热力学上都比C-OH键的加氢更有利，这一途径尚未实现。本项工作制备了分离的单原子催化剂Pt1/Nb2O5-Ov、Pd1/Nb2O5-Ov和Au1/Nb2O5-Ov，其中单金属原子负载在氧缺陷的Nb2O5（Nb2O5-Ov）上。研究发现，以H2为还原剂，SACs能有效催化HMF加氢制MF，MF选择性大于99%，而以Nb2O5为载体的金属纳米催化剂的选择性很差。结合实验和密度泛函理论（DFT）研究表明，Pt1/ Nb2O5Ov界面附近Nb和Pt位的协同作用是反应SACs的独特特征。Pt原子负责H2的活化，Nb位激活C-OH。本研究为以H2为还原剂的生物质衍生HMF直接加氢制备MF开辟了新的途径。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20878-7

24. Nat. Commun.：调控Ag-Pd合金的电子结构以增强其碱性氧还原性能

合金化是提高电化学可再生能源技术的电催化性能和可行性的有力工具。本文中我们通过Ag-Pd合金化来提高pd基电催化剂的活性，同时降低了贵金属的含量，在一个较宽范围的成分研究中，重点是通过电子束物理气相共沉积系统合成具有高度可比较性的Ag-Pd薄膜。在0.1M KOH中，各种合金的循环伏安法均增强了。与纯Pd相比，即使与Ag微合金化（例如Ag0.1Pd0.9），在0.9V时其固有活性也可提高至5倍。基于密度泛函理论和x射线吸收，我们假设性能的提高主要来自配体效应，通过增强Ag-Pd杂化来优化吸附质与金属的结合能。这项工作表明采用实验与理论相结合的方法在设计具有特定和可调节性能的材料时具有通用性，并有助于开发具有贵金属含量低的高活性电催化剂。

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https://www.nature.com/articles/s41467-021-20923-z

25. Nat. Commun.：形成N,O配位的Cu单原子催化剂用于电催化还原CO2为CH4的研究

由于单原子催化剂(SACs)能够实现原子利用率最大化，因此其是催化电化学CO2还原(ECR)中具有前景的备选催化剂。然而，由于合成的单原子催化位点的高能垒不利于电子的进一步转移，反应产物通常只有CO而不是碳氢化合物或含氧化合物。在这里我们报道了一种新的部分碳化策略，通过改变SACs上中心原子的电子结构来降低关键中间体的整体吸热能量。首次合成了基于碳点的且边缘具有独特CuN2O2位点的SAC。在40 mA·cm-2电流密度的电解液中，氧配体的引入为CO2电化学转化为CH4带来了显著的法拉第效率(78%)和选择性(99%的ECR产物)，超过了大多数报道的双电子还原SACs。理论计算进一步表明，CuN2O2活性位点的高选择性和高活性是由于其CH4和H2能垒的适当提高和Cu活性位点电子结构的精细调控。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20769-x

26. ACS Catal.：用于提高费托合成的Ru1Con单原子合金

费托合成(FTS)是一个重要的催化过程，可用于从天然气、煤和生物质衍生的合成气制备液体燃料和精细化学品。然而，探索高性能催化剂和了解催化机理仍然具有挑战性。在此，我们设计了一种Ru1Con单原子合金(SAA)催化剂，其中通过二维约束策略将孤立的Ru原子锚固在Co纳米颗粒表面上，以实现在150°C的低反应温度下显著提高FTS活性(2.6 molCO molM–1 h–1)和长链碳氢化合物的选择性(C5+：86.0％)。一系列的原位实验、催化测试和密度泛函理论(DFT)计算表明，在FTS反应中，Ru1Con SAA中的Ru单原子位点比纯Ru和Co表面具有更高的活性。这是因为单原子Ru在费米能级附近具有更高的电子密度，可以有效并同时降低C-O分裂和链增长过程的限速壁垒。这项工作证明了设计Ru单原子位点以提高其FTS性能的可行性，并为利用该策略开发其他高性能工业催化剂提供了更深入的理解。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04162

27. ACS Catal.：原位增强金属-载体相互作用影响醇的催化转化

催化界已经对强金属-载体相互作用（SMSIs）和催化剂失活进行了数十年的深入研究。SMSIs在负载型金属氧化物中的促进作用通常与高温(＞500°C)下的H2处理有关，催化剂失活通常归因于烧结、活性金属的浸出、金属的过氧化以及反应中间体的强吸附。醇可以还原金属氧化物，因此我们假设醇的催化转化可以促进原位SMSIs。在本工作中，我们通过CO吸附红外光谱和电子能量损失光谱(EELS)表明，在2-丙醇氧化过程中，由于低反应温度下的SMSIs导致Pd/TiO2催化剂中的Pd位点被覆盖了。反应过程中(原位)SMSIs的出现解释了反应温度变化时催化剂的表观失活现象。稳态同位素瞬态动力学分析(SSITKA)表明，当原位促进SMSIs时，催化位点的本征活性不会随温度而改变；相反，可用的活性位点的数量发生了变化(当TiOx层在Pd NPs上迁移时)。反应过程中产生的SMSIs在室温下暴露于氧气中15小时后将完全逆转，这可能使其至今难以识别。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05324

28. ACS Catal.：In2O3表面氧空位与CO2加氢制甲醇活性间的关系

作为一种很有前景的CO2加氢制甲醇的催化剂，In2O3因其具有高甲醇选择性而受到了广泛的关注。明确构效关系对于指导优化In2O3催化剂的设计至关重要。结合密度泛函理论计算和微观动力学模型，我们系统地研究了In2O3(111)和In2O3 (110)上甲醇的合成。计算得到的表面相图表明，在实验条件下In2O3表面最上面几层不存在晶格氧。理论活性火山模型表明，还原的表面In层数与In2O3（111）的催化活性之间存在明显的关联，最佳还原层为一到两层。我们通过添加ZrO2载体来进一步解释了为什么可以通过调节还原层的数量来优化In2O3催化剂的甲醇生成活性。本研究解释了纯In2O3催化剂低活性的原因，并为提高其活性提供了理论依据。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05046

29. Angew. Chem. Int. Ed.：金属有机骨架支撑的分子用于电催化氧还原反应

合成分子与载体杂化物有利于促进分子电催化。本文报道了金属有机骨架(MOF)负载的Co卟啉提高了其在氧还原反应(ORR)中的活性和选择性。Co卟啉可以通过配体交换嫁接到MOF表面。使用该方法制备了多种卟啉@MOF杂化物。与未嫁接的卟啉相比，嫁接的钴卟啉半波电位有较大的阳极偏移且ORR活性增强。通过使用活性MOFs进行过氧化物还原，每O2转移的电子数从2.65增加到3.70，对4e ORR的选择性显著提高。我们证明了在Co卟啉上由O2还原产生的H2O2在MOF表面进一步还原，从而提高了4e ORR。作为实际应用，这些杂化材料作为空气电极催化剂应用于锌空气电池中，其性能与铂基材料相当。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016024返回搜狐，查看更多

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