1. Adv. Mater.：PtRhBiSnSb HEI納米片高效電催化醇氧化

在原子水平上控制多金屬系綜具有挑戰(zhàn)性，特別是對(duì)于具有五種或更多元素的高熵合金（high-entropy alloys, HEAs）?；诖?，南方科技大學(xué)權(quán)澤衛(wèi)教授和香港理工大學(xué)黃勃龍教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一鍋法合成具有本質(zhì)隔離的Pt、Rh、Bi、Sn和Sb原子的六方密堆積（hcp）PtRhBiSnSb高熵金屬間化合物（high-entropy intermetallic, HEI）納米片，以促進(jìn)液體燃料的電化學(xué)氧化。

作者利用這五種金屬的結(jié)合，定義明確的PtRhBiSnSb HEI納米片對(duì)堿性電解質(zhì)中甲醇、乙醇和甘油的電氧化反應(yīng)表現(xiàn)出顯著的質(zhì)量活性，分別為19.529、15.558和7.535 A mg^-1_Pt+Rh，代表一種用于醇氧化反應(yīng)的最先進(jìn)的多功能電催化劑。特別是，PtRhBiSnSb HEI在堿性環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的甲醇氧化反應(yīng)（MOR）活性。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，第五種金屬Rh的引入提高了PtRhBiSnSb HEI納米片中的電子轉(zhuǎn)移效率，有助于提高氧化能力。同時(shí)，由于對(duì)Bi、Sn和Sb位點(diǎn)的協(xié)同保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了活性位點(diǎn)的穩(wěn)健電子結(jié)構(gòu)。該工作在開(kāi)發(fā)定義明確的HEA方面提供了重大的研究進(jìn)展，并對(duì)成分和性質(zhì)進(jìn)行了精細(xì)控制。

High-Entropy Intermetallic PtRhBiSnSb Nanoplates for Highly Efficient Alcohol Oxidation Electrocatalysis. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202206276.

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2. Adv. Mater.：鈣鈦礦嵌套亞-3 nm Cu用于增強(qiáng)CO₂電還原為C₂₊

將金屬納米顆粒原位嵌入鈣鈦礦氧化物上在多相催化中顯示出巨大的潛力，但在促進(jìn)環(huán)境CO₂電還原（CER）方面的應(yīng)用尚待探索?；诖耍?strong>江南大學(xué)朱佳偉教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種具有強(qiáng)金屬-載體相互作用（strong metal-support interactions, SMSIs）的鈣鈦礦嵌套亞-3 nm銅的CER催化劑，以促進(jìn)高效且穩(wěn)定的CO₂轉(zhuǎn)化為多碳產(chǎn)物（C₂₊）。

為了驗(yàn)證概念，作者利用具有代表性的A位點(diǎn)缺陷型鈣鈦礦La_0.4Sr_0.4Ti_0.9O_3-δ（LST）作為載體，并通過(guò)還原Cu摻雜的LST前體（La_0.4Sr_0.4Ti_0.9Cu_0.1O_3-δ, LSTCu）合成了LST負(fù)載的亞-3 nm Cu的嵌套異質(zhì)結(jié)構(gòu)（LSTr-Cu）作為CER的模型催化劑。對(duì)于嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，豐富的亞-3 nm橢圓體Cu顆粒均勻分散并外延錨定在LSTr載體上（尺寸約為65 nm），導(dǎo)致產(chǎn)生重要的SMSIs，主要表現(xiàn)為促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，移動(dòng)d帶中心（更接近費(fèi)米能級(jí)），并加強(qiáng)LSTr-Cu的粘附。

當(dāng)作為CER催化劑評(píng)估時(shí)，相對(duì)于其物理混合物對(duì)應(yīng)物，LSTr-Cu對(duì)C₂₊提供了更高的活性和選擇性，以及高度增強(qiáng)的穩(wěn)定性。其中，LSTr-Cu在C₂₊的活性和選擇性提高了6.2倍，并且穩(wěn)定性超過(guò)80 h。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算均表明，嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)生成的SMSIs不僅可以調(diào)節(jié)關(guān)鍵反應(yīng)物質(zhì)的吸附/活化，降低C-C二聚化的能壘，而且還可以限制Cu原子的遷移，增強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)降解的抵抗力，從而為CO₂轉(zhuǎn)化為C₂₊提供了一個(gè)高效穩(wěn)定的平臺(tái)。

Perovskite-Socketed Sub-3 nm Copper for Enhanced CO₂ Electroreduction to C₂₊. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202206002.

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3. Nat. Commun.：氟改性鈷催化劑助力喹啉與水的電催化加氫

由于喹啉和H₂的活化困難，使用安全和清潔的氫供體在室溫下選擇性氫化喹啉為1, 2, 3, 4-四氫喹啉具有重要意義，但也具有挑戰(zhàn)性。基于此，天津大學(xué)張兵教授和劉翠波副教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種通過(guò)電還原Co(OH)F前驅(qū)體合成了鎳泡沫（NF）負(fù)載的F改性Co電催化劑（Co-F），并驗(yàn)證了Co表面上的高負(fù)電性F可以促進(jìn)喹啉的吸附和H₂O的活化。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該催化劑以H₂O為氫源，對(duì)喹啉的電催化加氫具有高活性，在環(huán)境條件下生產(chǎn)1, 2, 3, 4-四氫喹啉實(shí)現(xiàn)了高達(dá)99%的選擇性和94%的分離產(chǎn)率。F表面位點(diǎn)顯示出通過(guò)形成F^?-K⁺(H₂O)₇網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)喹啉的吸附，并促進(jìn)水活化以產(chǎn)生活性原子氫（H*）。

通過(guò)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果，作者提出了一種涉及H*的1, 4/2, 3-加成途徑。此外，廣泛的底物范圍、生物活性前體的可擴(kuò)展合成、氘代類(lèi)似物的簡(jiǎn)便制備以及低電壓下1, 2, 3, 4-四氫喹啉和工業(yè)上重要的己二腈的配對(duì)合成突出了該方法的有前景的應(yīng)用。

Electrocatalytic hydrogenation of quinolines with water over a fluorine-modified cobalt catalyst. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-32933-6.

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4. Nat. Commun.：從空氣中制取氫氣

利用可再生能源分解水產(chǎn)生的綠色氫是低碳經(jīng)濟(jì)最有前途的能源載體。然而，可再生能源分布和淡水供應(yīng)之間的地理不匹配對(duì)其生產(chǎn)構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)?；诖耍?strong>澳大利亞墨爾本大學(xué)Gang Kevin Li、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)范曉雷教授和中科院贛江創(chuàng)新研究院胡國(guó)平研究員（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種從空氣中直接制氫的方法，即使用吸濕性電解質(zhì)從大氣中原位捕獲淡水，并通過(guò)太陽(yáng)能或風(fēng)能進(jìn)行電解制取氫氣。

鑒于硫酸、氫氧化鉀、丙二醇等潮解性材料可以從極度干燥的空氣中吸收水蒸氣，在文中作者展示了一種通過(guò)原位電解暴露在空氣中的吸濕性電解質(zhì)來(lái)生產(chǎn)高純度氫氣的方法。直接空氣電解（direct air electrolysis, DAE）在低至4%的寬相對(duì)濕度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，電流密度高達(dá)574?mA?cm^-2，同時(shí)連續(xù)12天以上法拉第效率（FE）在95%左右的高純度氫氣，無(wú)需任何液態(tài)水輸入。

此外，作者還設(shè)計(jì)了一個(gè)具有五個(gè)并聯(lián)電解槽的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)原型，可在露天工作，實(shí)現(xiàn)745?L H₂ day^-1 m^-2陰極的平均氫氣生成率，并且還展示了一個(gè)風(fēng)力驅(qū)動(dòng)原型，用于從空中生產(chǎn)氫氣。該工作開(kāi)辟了一條在不消耗液態(tài)水的情況下生產(chǎn)綠色氫氣的可持續(xù)途徑。

Hydrogen production from the air. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-32652-y.

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5. J. Am. Chem. Soc.：SAS/Tr-COF催化CO₂光還原

太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)二氧化碳（CO₂）轉(zhuǎn)換是應(yīng)對(duì)可持續(xù)能源系統(tǒng)和環(huán)境/氣候問(wèn)題挑戰(zhàn)的新興解決方案。然而，構(gòu)建孤立活性位點(diǎn)不僅影響催化活性，而且限制了對(duì)CO₂還原的結(jié)構(gòu)-催化劑關(guān)系的理解。基于此，大連理工大學(xué)侯軍剛教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種三嗪基共價(jià)有機(jī)框架（COF）負(fù)載單原子金屬位點(diǎn)催化劑，用于高性能催化CO₂還原。

在文中，作者通用合成方案來(lái)制備錨定不同的單原子金屬位點(diǎn)（Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mn和Ru）的SAS/Tr-COF，具有金屬-氮-氯橋接結(jié)構(gòu)的骨架，用于高效催化CO₂還原。值得注意的是，作為代表性催化劑，合成后的Fe SAS/Tr-COF在可見(jiàn)光照射下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)980.3 μmol g^-1 h^-1的CO生成率和96.4%的選擇性，比原始Tr-COF催化劑高約26倍。

通過(guò)X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析和密度泛函理論（DFT）計(jì)算，優(yōu)異的光催化性能歸因于原子分散的金屬位點(diǎn)和Tr-COF主體的協(xié)同作用，降低了形成*COOH中間體的反應(yīng)能壘，并促進(jìn)了CO₂吸附和活化以及CO解吸。該工作不僅在分子水平上提供了最先進(jìn)的催化劑的合理設(shè)計(jì)，而且為有效的CO₂轉(zhuǎn)化提供了深入的見(jiàn)解。

Efficient Photoreduction of Diluted CO₂ to Tunable Syngas by Ni-Co Dual Sites through d-band Center Manipulation. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c06920.

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6.?Angew. Chem. Int. Ed.：超過(guò)1.2 A cm^-2！Ni-N₅-C中性水溶液中電催化CO₂生成CO

將CO₂電還原為CO是一種有前途的CO₂循環(huán)使用方法，但是它仍然存在電流密度和耐久性不切實(shí)際的問(wèn)題?；诖?，中山大學(xué)廖培欽教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種單原子納米酶（single-atom nanozyme, Ni-N₅-C），具有Ni-N₅的類(lèi)酶催化活性位點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的CO₂轉(zhuǎn)化CO。

在中性水溶液中，Ni-N₅-C表現(xiàn)出超高電流密度和對(duì)CO₂轉(zhuǎn)化為CO的eCO₂RR的耐久性，超過(guò)了目前已報(bào)道的所有催化劑。其中，Ni-N₅-C的法拉第效率（FE）在-0.8至-2.4 V vs. RHE上超過(guò)97%，在-2.4 V時(shí)電流密度達(dá)到最大值1.23 A cm^-2（周轉(zhuǎn)頻率為69.7 s^-1），F(xiàn)E為99.6%。同時(shí)，其在連續(xù)運(yùn)行100 h以上未觀察到明顯的降解。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，與平面Ni-N₄位點(diǎn)相比，正方錐體Ni-N₅位點(diǎn)的d_z²和d_xz/yz軌道能級(jí)分別增加和減少。因此，Ni-N₅催化位點(diǎn)更能激活CO2分子，降低能壘，促進(jìn)CO解吸，從而提高動(dòng)力學(xué)活化過(guò)程和催化活性。該工作為優(yōu)化金屬活性位點(diǎn)的配位幾何結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高效和選擇性的eCO₂RR提供了一種新方法。

Single-Product Faradaic Efficiency for Electrocatalytic of CO₂ to CO at Current Density Larger than 1.2 A cm^-2 in Neutral Aqueous Solution by a Single-Atom Nanozyme. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202210985.

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7. Angew. Chem. Int. Ed.：100%選擇性！鹽析助力醇電氧化制醛

將醇選擇性電催化氧化成高附加值醛引起了廣泛關(guān)注。然而，由于醛比醇具有更高的反應(yīng)性，在堿性電解質(zhì)中很容易被過(guò)度氧化成酸?；诖?，湖南大學(xué)王雙印教授和鄒雨芹教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種通過(guò)調(diào)節(jié)局部微環(huán)境以鹽析反應(yīng)體系中的醛中間產(chǎn)物，成功地實(shí)現(xiàn)了在NiO上選擇性電催化氧化醇為醛。

通過(guò)鹽析作用，該策略能以100%的選擇性將苯甲醇電催化氧化為苯甲醛，并具有良好的轉(zhuǎn)化率。作者進(jìn)行了一系列電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、密度泛函理論（DFT）計(jì)算和分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬來(lái)研究?jī)?yōu)異選擇性的來(lái)源，從而發(fā)現(xiàn)醛和水之間斷裂的氫鍵能夠使醛產(chǎn)生鹽析效應(yīng)，有助于提高醛的選擇性。

此外，這種策略可以很容易地?cái)U(kuò)大規(guī)模并擴(kuò)展到其他選擇性氧化反應(yīng)，例如5-羥甲基糠醛（HMF）轉(zhuǎn)化為2, 5-呋喃二甲醛（DFF）和胺轉(zhuǎn)化為亞胺。該工作為醇選擇性電催化氧化為醛提供了一種可行且有效的方法。

Salting-out aldehyde from electrooxidation of alcohol with 100% selectivity. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202210123.

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8. Angew. Chem. Int. Ed.：Ag_SA+C-CN高效壓電催化純水分解

開(kāi)發(fā)用于雙-電子水分解（two-electron water splitting, TEWS）以產(chǎn)生H₂和H₂O₂的高效壓電催化系統(tǒng)，具有滿(mǎn)足工業(yè)需求的廣闊前景?；诖耍?strong>中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）黃洪偉教授（通訊作者）等人報(bào)道了Ag單原子（Ag SAs）和Ag團(tuán)簇共同錨定在氮化碳上，形成Ag_SA+C-CN電催化劑，作為高效TEWS的多功能位點(diǎn)。

得益于多尺寸的金屬活性位點(diǎn)，Ag_SA+C-CN對(duì)純水分解成H₂和H₂O₂表現(xiàn)出顯著的壓電催化性能，遠(yuǎn)高于單獨(dú)負(fù)載的Ag SAs和Ag納米顆粒的對(duì)應(yīng)物。其中，Ag_SA+C-CN分別提供了7.90 mmol·g^-1·h^-1和5.84 mmol·g^-1·h^-1的優(yōu)異H₂和H₂O₂釋放速率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)先前報(bào)道的壓電催化劑。

壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，Ag SAs增強(qiáng)了CN的面內(nèi)壓電極化，其受到原子配位誘導(dǎo)的電荷再分布的密切調(diào)制，Ag簇提供強(qiáng)界面電場(chǎng)，顯著促進(jìn)壓電電子從CN的面外遷移。同時(shí)，通過(guò)有限元法（FEM）和開(kāi)爾文探針力顯微鏡（KPFM）揭示了CN和Ag簇之間的界面電場(chǎng)。結(jié)合原位高壓紫外-可見(jiàn)漫反射光譜（HP-DRS）和壓電電化學(xué)測(cè)量，證實(shí)了Ag_SA+C-CN產(chǎn)生更大的壓阻效應(yīng)，可提高應(yīng)變下的載流子遷移率。該工作不僅將SAs修飾作為一種可用的極化增強(qiáng)策略，而且揭示了多位點(diǎn)工程在壓電催化中的優(yōu)越性。

Orthogonal Charge Transfer by Precise Positioning of Silver Single Atoms and Clusters on Carbon Nitride for Efficient Piezocatalytic Pure Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202212397.

https://doi.org/10.1002/anie.202212397.