1.韩布兴院士团队Nature Commun：电催化硝酸盐还原串联合成肼

氮氧化物（NO_x）在氮循环体系中非常重要，是使用清洁电力并且进行可再生合成高附加值化学品的原料。但是如何通过精确构筑N-N单键，选择性的将NO_x转化为多氮产物（比如N₂H₄）是个巨大的挑战。

有鉴于此，中国科学院化学所韩布兴院士、孙晓甫研究员等报道在温和反应条件实现电化学NO_x转化为NH₃，随后通过酮介导将NH₃转化为N₂H₄。

本文要点

1）这个反应实现了令人印象深刻的NO_x-N₂H₄选择性（选择性达到88.7%）。研究了酮介导N-N偶联反应机理，发现二苯乙烯酮（Diphenyl ketone）是个效果很好的介导分子，具有合适的立体结构和共轭效应，能够可控进行N-N偶联。乙腈溶剂能够通过氢键作用稳定和活化关键的亚胺中间体。

2）实验结果说明WO₃催化剂形成的Ph₂CN*中间体作为单体，通过晶格氧的脱氢机理，能够高选择性的进行N-N偶联。WO₃催化剂和DPK介导分子具有非常好的循环性，因此能够作为一种具有前景的N₂H₄绿色合成工艺。

参考文献

Jia, S., Zhang, L., Liu, H. et al. Upgrading of nitrate to hydrazine through cascading electrocatalytic ammonia production with controllable N-N coupling. Nat Commun 15, 8567 (2024). 

DOI: 10.1038/s41467-024-52825-1

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52825-1

2.Nature Commun：调节Ni-分子筛的金属载体相互作用增强甲烷重整稳定性

镍基催化剂具有非常高的甲烷干法重整（DRM）催化活性，但是因为烧结和/或积碳导致镍催化剂迅速失活。

有鉴于此，美国橡树岭国家实验室Felipe Polo-Garzon等报道提出了一种直接的方法，通过加强金属-载体相互作用来锚定分散的镍位点，从而使镍活性位点嵌入脱铝的β沸石中，具有优异的稳定性和DRM催化反应速率。    

本文要点

1）样品的制备过程包括脱铝β分子筛和硝酸镍混合物固态研磨，然后在精确控制的气流条件下煅烧。结合原位XAS和从头计算模拟，说明催化剂合成过程中有效去除副产物能够加强Ni-Si相互作用，从而在运行100小时后抑制结焦和烧结。

2）瞬态同位素动力学实验揭示了镍物种的TOF差异，并解释了催化反应性能的变化趋势。这项工作建立了非常简单的合成方案，有助于沸石负载镍位点中金属-载体相互作用的影响的基本理解，能够促进人们研究如何调整相互作用得到性能优异的DRM性能。

参考文献

Zhang, J., Li, Y., Song, H. et al. Tuning metal-support interactions in nickel–zeolite catalysts leads to enhanced stability during dry reforming of methane. Nat Commun 15, 8566 (2024). 

DOI: 10.1038/s41467-024-50729-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-50729-8

3.浙江大学Nature Commun：能够化学循环且性能类似聚氯乙烯的塑料

聚氯乙烯（PVC）是世界上第三大制造最广泛的热塑性塑料，但回收率最低。可解聚回单体的类PVC塑料的开发有助于循环塑料经济，但尚未被利用。

有鉴于此，浙江大学张兴宏教授、张成建副研究员等报道通过环酐（cyclic anhydride）与三氯乙醛（chloral）的可逆共聚开发了一系列化学可回收塑料。    

本文要点

1）在温和条件下，使用阴离子或阳离子共聚得到高效率，这个方法能够从多种商业化的单体原料产生具有结构和性能可调控的聚酯。值得注意的是，这些聚酯的机械性能达到PVC和聚苯乙烯。由于氯化物的含量高，此类聚酯与PVC一样具有阻燃性。

2）非常重要的是，由于共聚的可逆性，这些聚酯可以在高温下解聚回起始单体，从而实现循环经济。由于易于获得的单体、合成过程简单、性能优异和实用的可回收，因此聚合物具有广阔的应用前景。

参考文献

Zhang, X., Feng, X., Guo, W. et al. Chemically recyclable polyvinyl chloride-like plastics. Nat Commun 15, 8536 (2024). 

DOI: 10.1038/s41467-024-52852-y

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52852-y    

4.大连化物所JACS：RTaON₂模型光催化的反应动力学

光催化是一个复杂的过程，涉及多种物理和化学因素，而且在不同的时间和空间尺度上产生作用。确定影响光催化剂性能的主要因素是光催化领域的关键挑战之一。

有鉴于此，中国科学院大连化物所章福祥研究员等报道合成了一系列具有不同A位稀土原子（R=Pr、Nd、Sm和Gd）的钙钛矿RTaON₂半导体作为模型光催化剂，讨论A位元素调控影响其局部结构以及物理和化学性质，并且深入了解光催化Z方案全水分解（OWS）中的速率决定步骤。

本文要点

1）研究发现，随着A位阳离子离子半径的减小，RTaON₂化合物表现出光吸收的连续蓝移，并伴随着光生载流子寿命的缩短，这表明A位原子对光吸收和电荷分离过程有显著影响。另一方面，发现A位原子取代显著调控价带位置和表面氧化动力学。

 2）通过使用Pt改性的RTaON₂作为析氢光催化剂，发现光催化Z方案OWS在其上产氢的活性是由其表面氧化过程决定的，而不是由光吸收或电荷分离决定的。这项研究首次对光催化Z方案OWS过程中的速率决定步骤给出了实验结果演示，对其他高效太阳能到化学能转换系统的设计和开发具有指导意义。    

参考文献

Hai Zou, Yu Qi, Shiwen Du, Yunfeng Bao, Xueshang Xin, Wenjun Fan, Yejun Xiao, Shengye Jin, Zhaochi Feng, and Fuxiang Zhang*, Insight into the Rate-Determining Step in Photocatalytic Z-Scheme Overall Water Splitting by Employing A Series of Perovskite RTaON₂ (R = Pr, Nd, Sm, and Gd) as Model Photocatalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c08001

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08001

5.上海交大&上海科技&同济大学JACS：手性Ag电催化还原CO₂制备多碳产物

使用Cu之外的催化剂电催化还原CO₂制备多碳化合物具有挑战。Ag催化剂是常见的金属催化剂，能够电催化还原CO₂生成CO。目前，由于C-C偶联反应的*OCCO中间体能垒非常高，因此C-C偶联反应难以发生，导致还没有文献能够使用Ag催化还原CO₂生成多碳产物。    

有鉴于此，上海交通大学车顺爱教授、韩璐教授、田长麟教授、Yuxi Fang、上海科技大学马延航副教授、同济大学段瑛滢等报道手性Ag纳米结构催化剂薄膜CNAFs（chiral nanostructured Ag films）能够调节形成平行的电子自旋，促进生成三重态OCCO中间体，纳米结构的螺旋晶格能够降低*OCCO的反应能量，促进C-C偶联和*OCCO加氢生成C₂₊产物。

本文要点

1）使用苯丙氨酸作为打破对称性的试剂，通过电化学沉积法制备螺旋晶格畸变CNAFs纳米片。在12.5atm CO₂的KHCO₃电解液进行电催化，生成C₂₊产物的法拉第效率达到~4.7%，生成的C₂₊产物包括C₂H₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₅OH, CH₃COOH。

2）这项研究发现手性纳米结构材料能够调节催化反应的功能，促进生成三重态中间体和产物。    

参考文献

Wanning Zhang, Jing Ai, Tianwei Ouyang, Lu Yu, Aokun Liu, Lu Han*, Yingying Duan*, Changlin Tian*, Chaoyang Chu, Yanhang Ma*, Shunai Che*, and Yuxi Fang*, Chiral Nanostructured Ag Films for Multicarbon Products from CO₂ Electroreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c08445

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08445

6.大连化物所&上海硅酸盐研究所Angew：设计双原子OER催化剂

双原子催化剂，特别是那些具有异核活性位点的催化剂，最近因其在具有相对较高能量势垒的反应（如析氧反应）中优于单原子催化剂而受到广泛关注。异核双原子催化剂的合理设计和合成具有巨大的意义，但迄今为止，由于结构和催化性能之间缺乏明确的相关性，一直受到困扰。

有鉴于此，中国科学院大连化物所彭章泉研究员、许军元副研究员、中国科学院上海硅酸盐研究所宋二红副研究员等报道了使用大环分子前体约束的策略，在碳材料载体上修饰一系列过渡金属（MT、Ni、Co、Fe、Mn或Cu）-贵金属（Mn、Ir或Ru）杂双原子OER催化剂。    

本文要点

1）观察发现一个显著的催化活性变化趋势：Cu-MN<MN-MN<Fe-MN<MN<Co-MN<Ni-MN。然而，反应的途径没有改变，仍然遵循传统的吸附反应机制。MT原子对性能的影响可能源于关键中间体（即*OH、*O和 或*ooh）的不同吸附 解吸行为，说明Δg*< span>_OOH-ΔG*_OH可以作为催化活性的描述符。   

2）这项工作提供了合成具有独特配位结构和不同组成的双原子活性位点的策略，有助于深入研究催化机理，有可能通过进一步优化，发展用于OER的双原子催化剂。

参考文献

Nanfeng Xu, Yuxiang Jin, Qiunan Liu, Meng Yu, Xiao Wang, Chao Wang, Wei Tu, Zhirong Zhang, Zhigang Geng, Kazu Suenaga, Fangyi Cheng, Erhong Song, Zhangquan Peng, Junyuan Xu, Rational Design of Diatomic Active Sites for Elucidating Oxygen Evolution Reaction Performance Trends, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202413749

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413749

7.南京大学Angew：Ni作为助催化剂促进光电催化醇氧化    

使用生物质氧化反应代替水氧化反应是实现生物质转化和有效制氢的最佳方法。有鉴于此，南京大学李朝升教授等报道修饰NiOOH助催化剂的Fe₂O₃光阳极进行光电化学氧化，将5-羟甲基糠醛（HMF）氧化为2,5-呋喃二甲酸（FDCA），表现了优异的性能。

本文要点

1）HMF的转化效率达到98.5%，而FDCA的选择性为94.2%。研究发现HMF是通过镍基催化剂的高价相的自发质子耦合电子转移（PCET）过程氧化的。高价相物种的悬挂氧和桥接氧充当质子接受位点。

2）催化剂和醇之间的脱质子化键离解自由能的差值是PCET过程的热力学触发因素。这项研究为醇氧化反应的机理提供合理解释，有利于设计生物质转化体系。 

参考文献

Bin Gao, Xiaowei Mu, Jianyong Feng, Huiting Huang, Jianming Liu, Wangxi Liu, Zhigang Zou, Zhaosheng Li, Proton-Coupled Electron Transfer in Photoelectrochemical Alcohol Oxidation Enhanced by Nickel-based Cocatalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202413298

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413298

8.北京航空航天大学Adv Mater：PbSnS₂热电晶体的载流子和声子

同时优化n型和p型热电材料有利于器件的实际应用。作为一种新兴的热电材料，PbSnS₂因其独特的载流子和声子输运特性而表现出极具竞争力的热电性能。          

有鉴于此，北京航空航天大学赵立东教授、Qing Tan、朱英才副教授等为了促进这种低成本热电材料的利用，通过Na掺杂和Se合金化合成并优化了p型PbSnS₂晶体。由此产生的热电输运特性与n型晶体的报道存在显著差异，因此作者从不同角度比较和分析n型（掺杂Cl）和p型（掺杂Na）PbSnS₂晶体。

本文要点

1）与Na掺杂相比，Cl掺杂的“费米钉扎”效应较弱，杂质电离能较低，导致掺杂效率较高。n型和p型晶体中不同的最佳性能方向可归因于导带最小值（CBM）和价带最大值（VBM）附近不同的电荷密度分布。

2）由于其扭曲NaCl结构的低对称性和强烈的非谐性，n型和p型晶体都表现出超低的晶格热导率。这项工作对PbSnS₂晶体进行全面分析，为进一步的性能优化和器件组装提供基础，也为层状热电材料的研究提供了线索。    

参考文献

Shaoping Zhan, Shulin Bai, Yuting Qiu, Lei Zheng, Sining Wang, Yingcai Zhu, Qing Tan, Li-Dong Zhao, Insight into Carrier and Phonon Transports of PbSnS₂ Crystals, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202412967

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412967