1.于吉红院士Angew：硼掺杂分子筛-单原子Pd催化炔烃半加氢炔烃的半加氢催化反应是工业催化过程，炔烃半加氢催化反应需要在活性和选择性之间平衡，这是因为该反应面临着过度加氢的问题。
有鉴于此，吉林大学于吉红院士、天津工业大学梅东海教授、西班牙瓦伦西亚理工大学Avelino Corma等报道在掺硼的无定形分子筛内修饰单原子Pd催化剂（Pd/AZ-B），这种催化剂在炔烃的半加氢催化反应中克服了催化活性和选择性的局限性。1）作者通过先进的表征技术和DFT理论计算，说明B掺杂能够调节Pd的几何结构和电子结构，而且能够调节烯烃与催化剂之间的相互作用。这种过程能够在温和反应条件（298 K, 2 bar H2）显著提高苯乙炔半加氢的催化活性，实现了24198 h-1的TOF，在苯乙炔完全转化的条件下苯乙烯的选择性达到95 %。2）对比不含B掺杂的无定形分子筛-Pd纳米粒子复合催化剂以及商业化的Lindlar催化剂在相同反应条件的苯乙烯选择性分别为73 %和15 %。这项工作说明通过调节电子结构和立体结构能够得到高活性和高选择性的加氢催化剂。
Risheng Bai, Guangyuan He, Junyan Li, Lin Li, Tianjun Zhang, Xingxing Wang, Wei Zhang, Yongcun Zou, Jichao Zhang, Donghai Mei, Avelino Corma, Jihong Yu, Heteroatoms-Stabilized Single Palladium Atoms on Amorphous Zeolites: Breaking the Tradeoff between Catalytic Activity and Selectivity for Alkyne Semihydrogenation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202410017https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024100172.马丁Angew：辐照催化CH4和CO2合成CH3COOHCH4和CO2通过C-C偶联生成CH3COOH的反应是原子经济的转化反应过程，有助于利用温室气体。但是CH4和CO2分子具有非常高的热力学稳定性和反应惰性，因此难以实现高效选择性室温转化反应。 有鉴于此，北京大学马丁教授、刘志博教授等通过辐射分解水（radiolysis）生成的羟基自由基（·OH）和溶剂化电子（eaq-）有助于活化CH4和CO2，生成·CH3和·CO2-，因此在温和反应条件生成CH3COOH。1）辐照合成生成的CuO/TiO2双功能催化剂能够增强吸收辐照能量和自由基的稳定性，从而增强反应效率。因此以7.1 mmol L-1的速率生成CH3COOH，选择性达到>95 %。2）这种辐照催化反应能够生成均相的活性物种，这种物种具有高氧化性和高还原性，而且有可能应用于其他反应过程。这项研究有助于设计催化剂以及利用辐射进行催化化学反应。通过传统催化剂与辐照过程进行结合能够用于其他催化过程，而且展示了伽马射线应用于大规模催化过程。 Bo-Shuai Mu, Yugang Zhang, Mi Peng, Zhiyu Tu, Zhenbo Guo, Siyong Shen, Yang Xu, Weiqiu Liang, Xianglin Wang, Meng Wang, Ding Ma, Zhibo Liu, Radiocatalytic synthesis of acetic acid from CH4 and CO2, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202407443https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024074433.王心晨Angew：Pd/SrTiO3光催化苯乙炔半加氢半加氢催化反应是非常重要的过程，Pd等贵金属广泛应用于半加氢催化反应过程，贵金属通常具有独特的氢活化能力。但是由于烯烃在Pd活性位点具有非常强的吸附，因此导致烯烃过度氢化生成烷烃。有鉴于此，福州大学王心晨教授、张金水教授等报道Pd单原子位点修饰SrTiO3钙钛矿晶格，从而能够调节电子结构和Pd的配位环境，促进烯烃脱附，避免继续加氢生成烷烃。1）Pd活性位点通过与SrTiO3之间的强相互作用，能够保持结构稳定，免于Pd的烧结。修饰Pd的SrTiO3在苯乙炔加氢生成苯乙烯的光催化半加氢催化反应中表现优异的选择性（>99.9 %）。2）这个将催化活性位点修饰在钙钛矿晶格内的策略有助于发展高性能加氢光催化剂。Baoying Yang, Kunlong Liu, Yuhui Ma, Jian-Jie Ma, Yi-Yu Chen, Meirong Huang, Can Yang, Yidong Hou, Sung-Fu Hung, Jimmy C. Yu, Jinshui Zhang, Xinchen Wang, Incorporation of Pd Single-atom Sites in Perovskite with an Excellent Selectivity toward Photocatalytic Semihydrogenation of Alkynes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202410394https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024103944.东北师范Angew：UiO-66-NH2内部修饰氮化碳和Cu单原子光催化还原CO2制备CH3OH光催化还原CO2制备高附加值燃料是具有前景的技术，能够增强能源并且降低全球变暖问题。有鉴于此，东北师范大学朱广山教授、邢宏珠教授等报道在UiO-66-NH2内部限域合成氮化碳聚合物（PCN）和Cu单原子。1）通过UiO-66-NH2和含有Cu单原子的PCN之间构筑的异质结和单原子位点，在CO2转化为CH3OH的光催化反应中表现优异的性能。通过一系列光谱表征研究验证说明UiO-66-NH2内部含有CuSAs@PCN。这种三元复合物光催化剂在光催化CO2转化为CH3OH的反应中表现了4.15 mmol h-1 g-1的TOF。2）理论和实验结果说明，掺杂CuSAs位点以及形成II型异质结是光催化还原生成CH3OH的关键。这项研究为如何进行理性设计高性能CO2转化光催化剂提供帮助。 Xingbing Liu, Changyan Zhu, Mengying Li, Hongzhu Xing, Siyang Zhu, Xin Liu, Guangshan Zhu, Confinement Synthesis of Atomic Copper-Anchored Polymeric Carbon Nitride in Crystalline UiO-66-NH2 for High-Performance CO2-to-CH3OH Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202412408https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024124085.郑州大学Angew：Cu/WO3插层二维材料产生铁磁性二维材料的铁磁性能够应用于探索新型物理学性质和新型应用。人们通过插层修饰在2D材料内产生铁磁性非常有效，插层能够产生晶格畸变和未成对自旋，并且能够调节磁晶各向异性和磁交换相互作用。 有鉴于此，郑州大学许群教授、徐松等报道在2D WO3内通过化学插层方法引入Cu，构筑了2D Cu/WO3。1）与Cu或者WO3的反磁性不同，发现2D Cu/WO3具有室温铁磁性。作者通过实验和理论计算结果说明2D Cu/WO3材料的铁磁性来自束缚态磁极化子，其中含有不成对W5+/W4+以及氧空穴限域的载流子。2）这项工作展示了反磁性WO3产生铁磁性，这个方法有可能应用于其他2D材料。Duanduan Zhao, Bo Gao, Guangyu An, Song Xu, Qingyong Tian, Qun Xu, Copper Intercalation Induces Amorphization of 2D Cu/WO3 for Room-Temperature Ferromagnetism, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202412811https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024128116.崔屹等JACS：三相界面设计增强主动捕获CO2和电催化转化在CO2捕获和还原CO2过程中，三相界面上形成活性相有助于改善CO2电催化还原制备高附加值化学品和燃料的性能。但是设计这种催化剂有助于缓解寄生性HER反应，阻碍电催化还原CO2过程中的活性相降解问题仍是个挑战。有鉴于此，中佛罗里达大学杨阳教授、斯坦福大学崔屹教授、加州大学伯克利分校Jeffrey A. Reimer等报道界面工程设计理念引入多尺度构筑新型SnOx催化剂。1）构筑的SnOx催化剂具有多级纳米孔结构，修饰一层有机F单层修饰三相界面，将竞争性的HER反应显著降低至<5 %，增强电催化CO2RR选择性（~90 %）。这种理性设计的三相界面活化CO2和还原，克服了CO2溶解性不足的缺点。2）通过脉冲方波能够动态恢复活性相，并且实现调控C1产物的类型（甲酸盐和CO）。在-0.8 Ｖ过电势，这种脉冲方波能够显著增强CO2RR选择性。相比于恒电势的CO2RR选择性仅为~70 %，脉冲方波CO2RR的选择性提高至~90 %。通过原位Raman光谱表征研究CO2捕获和还原的机理，观测发现Raman振动信号与电势有关的现象。这项工作有助于发展材料设计，展示调节和设计三相界面电化学过程，有助于推动电气化和脱碳技术的发展进步。 Wei Zhang, Ao Yu, Haiyan Mao, Guangxia Feng, Cheng Li, Guanzhi Wang, Jinfa Chang, David Halat, Zhao Li, Weilai Yu, Yaping Shi, Shengwen Liu, David W. Fox, Hao Zhuang, Angela Cai, Bing Wu, Fnu Joshua, John R. Martinez, Lei Zhai, M. Danny Gu, Xiaonan Shan, Jeffrey A. Reimer*, Yi Cui*, Yang Yang*, Dynamic Bubbling Balanced Proactive CO2 Capture and Reduction on a Triple-Phase Interface Nanoporous Electrocatalyst, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c02786https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c027867.李逢旺Nature Commun：有机分子调节Cu催化剂的C-C偶联反应增强CO2RRCu催化剂能够通过电催化还原CO2制备高附加值多碳化合物，但是由于Cu活性位点通常表现异质性，而且电解过程中活性位点发生动态结构重构，因此人们对于Cu催化剂的结构-功能关系的认识并不清楚。 有鉴于此，悉尼大学李逢旺(Fengwang Li)、奥克兰大学王子运、中国科学技术大学汪普生、曾杰等将Cu修饰六个苯基-1H-1,2,3-三唑化合物，构建了配位结构稳定的聚合物催化剂，这种催化剂具有均质的单一Cu活性位点。1）作者通过电子结构建模、XAS表征、UV-Vis光谱表征，说明调节配体的HOMO能级能够广泛的调节Cu活性位点电子结构。通过CO DRIFT光谱表征、原位Raman光谱、以及DFT理论计算说明*CO中间体的结合强度与配体的HOMO能级正相关。2）作者提出C-C偶联反应效率（C–C coupling efficiency），作者提出的这个参数对应于反应生成C2产物的能力。通过不同有机分子配体，能够广泛的调节C-C偶联反应效率（C–C coupling efficiency）（数值的变化区间达到0.26~0.86）。这项工作建立了分子平台能够研究CO2电解反应的结构-功能关系，有助于设计CO2电解以及其他电解反应的新型电催化剂。Yang, Y., Zhang, C., Zhang, C. et al. Ligand-tuning copper in coordination polymers for efficient electrochemical C–C coupling. Nat Commun 15, 6316 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50791-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-50791-28.北航Nature Commun：合成杂原子插层2D层状化合物二维层状材料具有独特结构和性质，在过去二十年得到广泛研究。过渡金属插嵌层状材料能够产生新型物理性质，比如调节2D磁性。但是如何直接生成超薄的杂原子插嵌层状材料仍未曾得到广泛发展。有鉴于此，北京航空航天大学宫勇吉、汤沛哲等通过熔体辅助生长FAG（flux-assisted growth）合成超薄杂原子插嵌2D层状材料UHI-2DMs（ultrathin heteroatoms-intercalated 2D layered materials）。1）合成了8个UHI-2DMs材料，V1/3NbS2, Cr1/3NbS2, Mn1/3NbS2, Fe1/3NbS2, Co1/3NbS2, Co1/3NbSe2, Fe1/3TaS2, Fe1/4TaS2。其厚度能够达到极限（双层2D材料，并且两层原子内含有单层插嵌原子层），而且得到含有磁有序结构。2）非常有趣的一点是，由于各向异性稳定的长程铁磁性Fe1/3TaS2 具有较弱的层间耦合作用，作者通过磁输运研究发现Fe1/3TaS2 的磁有序温度与层数目无关。 He, Q., Si, K., Xu, Z. et al. Direct synthesis of controllable ultrathin heteroatoms-intercalated 2D layered materials. Nat Commun 15, 6320 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50694-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-50694-2
