1．南开大学Angew：阳极乙二醇氧化耦合光阴极制氢光电催化体系光电催化分解水是代表性的太阳能固定和转化为可存储氢能的技术。但是水氧化反应是4e-过程，该过程具有缓慢的动力学，影响反应的整体效率。有鉴于此，南开大学罗景山教授等报道使用乙二醇氧化反应替代水氧化反应，优势在于乙二醇是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料废品氢解的副产物。1）发展了BiVO4/NiCo-LDH光阳极，在强碱性体系进行乙二醇氧化反应制备甲酸的反应，法拉第效率达到85%。通过原位FTIR光谱表征研究反应机理。2）搭建了Mo:BiVO4/NiCo-LDH光阳极与Cu2O光阴极构筑的无偏压的乙二醇氧化和制氢体系，光电流密度达到2.3mA cm-2。这项研究不仅为PET塑料转化利用提供帮助，而且能够用于制氢。 Fusong Kang, Qingjie Wang, Dongfeng Du, Linxiao Wu, Daniel Wun Fung Cheung, Jingshan Luo, Photoelectrochemical Ethylene Glycol Oxidization Coupled with Hydrogen Generation Using Metal Oxide Photoelectrodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417648https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024176482.武汉大学Angew：调控RuO2界面水分子结构和水分子解离增强酸性OER理解催化剂-电解液界面水分子在酸性OER过程中的结构和动态变化对于发展质子交换膜电解水器件非常重要。有鉴于此，武汉大学罗威教授等报道发展了一系列p区金属（Ga, In, Sn）掺杂RuO2催化剂，因此能够调控电子结构和Ru-O的共价化学键，研究了电化学界面工程对于改善酸性OER的作用。1）通过原位ATR-FTIR光谱表征和理论计算，发现Ga-RuO2催化剂产生自由H2O分子的局部环境富集现象，而且水分子的结构从4配位氢键水分子变成2配位氢键水分子，最后变成自由状态的水分子。通过增强溶剂重组作用，是这种电化学双层的氢键网络结构优化的原因。2）界面水分子的有序结构促进了高效率的质子耦合电子跨界面转移，能够降低水分子解离的能垒，增强酸性OER催化活性。这项工作展示了酸性OER反应中，控制界面水分子结构和动态变化的重要作用，能够作为设计高性能电催化剂的设计理念。
Liqing Wu, Wenxia Huang, Dongyang Li, Hongnan Jia, Bingbing Zhao, Juan Zhu, Haiqing Zhou, Wei Luo，Unveiling the Structure and Dissociation of Interfacial Water on RuO2 for Efficient Acidic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202413334https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024133343.南京工业大学Angew：钙钛矿氧化物表面构筑亚纳米保护壳层增强溶液稳定性钙钛矿氧化物是具有前景的溶液相的催化剂，但是钙钛矿氧化物的稳定性是个挑战。有鉴于此，南京工业大学金万勤教授、张广儒教授等报道原位生长策略，在Sr0.9Fe0.81Ta0.09Ni0.1O3-δ表面构筑超薄的保护层，显著改善溶液相的稳定性。1）通过球差校正电子显微镜表征，观测发现亚纳米（~7Å）Fe2O3保护层和FeNi合金纳米粒子。合金纳米粒子与Fe2O3保护层一起生长且均匀分布。这种多级结构导致催化剂表面电子结构的重构，而且能够阻止钙钛矿粒子溶解到水中。 2）通过形成的独特结构，催化剂表现优异的稳定性（800h，时间增加了3个数量级），而且在水溶液中非常稳定。这项研究结果为固-固的晶相转变提供有用的指导，能够帮助利用催化剂的表面结构缺陷调节传质和转化反应动力学。这项研究具有简单的特点，能够显著调节催化剂的结构，改善钙钛矿氧化物催化剂在广泛反应中的性能。
Wanglin Zhou, Fang Xu, Jinkun Tan, Zhengkun Liu, Guangru Zhang, Zhi Xu, Yinong Lyu, Wanqin Jin, An Angstrom-Scale Protective Skin Grown In Situ on Perovskite Oxide to Enhance Stability in Water, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417360https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024173604. 江苏大学&中科大&安徽师范大学Angew：构筑不对称Zn-N3促进光催化合成H2O2 二维聚合物半导体是重要的光催化剂类型，如何调控聚合物半导体的界面电荷转移，并且阻碍面内电荷的复合，改善量子产率仍然是个困难和挑战。目前人们报道了一些解决此类问题的策略，比如调节π-π堆叠和vdW相互作用等方法，但是仍然无法实现直接的层间电荷转移。有鉴于此，江苏大学刘芹芹教授、中国科学技术大学熊宇杰教授、安徽师范大学孔婷婷副教授等报道构筑不对称Zn-N3位点的策略解决这个困难和挑战。1）在氮化碳聚合物纳米片的层间氮之间构筑Zn-N3位点，能够将N掺杂碳层和C3N4纳米片之间相连，构筑的打破对称性的Zn-N3位点具有不对称的局部电荷分布，能够促进C3N4光催化剂和N掺杂碳助催化剂之间直接界面电荷转移。2）通过飞秒瞬态光吸收光谱表征发现界面不对称Zn-N3位点显著增强电荷分离，因此设计的这种C3N4-Zn-N(C)催化剂的光催化合成H2O2性能显著增强，性能超过了目前大多数报道的C3N4催化剂。这项工作展示了调节界面化学键通道对于聚合物光催化剂高效率空间电荷分离的重要性。
Weikang Wang, Rong Liu, Jianjun Zhang, Tingting Kong, Lele Wang, Xiaohui Yu, Xiaomin Ji, Qinqin Liu, Ran Long, Zhou Lu, Yujie Xiong, Building Asymmetric Zn–N3 Bridge between 2D Photocatalyst and Co-catalyst for Directed Charge Transfer toward Efficient H2O2 Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202415800https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024158005.浙江师范&厦门大学Angew：电化学控制双电层内的受阻Lewis酸碱对最近人们发现受阻Lewis对催化剂（FLP）能够活化小分子的作用，受到广泛的关注。由于FLP是一种弱相互作用，因此如何直接观测和调控FLP非常困难。 有鉴于此，浙江师范大学张袁斌教授、周小顺研究员、王亚浩副教授、厦门大学李剑峰教授等报道设计硼簇阴离子（B10H82-）和有机胺阳离子（[NR4]+, R=-CH3, -C2H5）构成FLP，并且验证其能够电化学的方式调节双电层内的硼阴离子和有机胺阳离子的FLP。1）原位单分子电化学测试和Raman表征测试，观测正电荷状态的Au(111)电极表面形成B10H82-—[NH4]+的过程。相比，单独的B10H82-形成在低于零等电点仍处于自由状态。2）发现FLP能够导致硼团簇的电子结构接近EF，因此增强电子传输，这个方法展示了可逆的单个簇的可逆转变策略，能够控制双电层内FLP物种。
Hongyang Guo, Qiang Wan, Yunjia Jiang, Bo Wang, Lingyao Wang, Ju-Fang Zheng, Ya-Hao Wang, Yuanbin Zhang, Jian-Feng Li, Xiao-Shun Zhou, Electrochemically Gated Frustrated Lewis Pair Chemistry in Electric Double Layer, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202414867https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024148676.中科院高能物理所Angew：原子合金Cox/Pd电化学还原产物调控如何实现特定产物的CO2电催化产物调控对于选择性制备特定化学品非常重要，但是目前人们对于活性位点组装和精确调控不同中间体的路径之间的“结构-功能关系”仍然并不清楚。有鉴于此，中国科学院高能物理研究所董俊才副研究员等报道将Cox活性位点修饰在Pd金属烯（metallen），建立了非线性的CO/甲酸产物选择性调控。1）发现Co1/Pd单原子合金有助于生成CO，Co2/Pd双原子合金有助于生成甲酸。将结构从Co1/Pd单原子合金变为Co2/Pd双原子合金能够实现非线性的选择性转变，在H型电解槽和流动相电解槽，CO和甲酸的产物选择性都超过94%。而且，在150mA cm-2电流密度能够稳定的工作200h，期间CO的选择性保持>80%，甲酸的选择性>88%。 2）理论计算和原位光谱表征结果解释了相邻的金属位点之间结合（Pd-Pd，Pd-Co，Co-Co）能够调控dz2能带位置，因此非线性的改变中间体的吸附构型，产生不同的C1反应路径。这项研究发展了Cox/Pd催化剂体系对C1选择性的调控，而且催化剂具有稳定高效的特点，这项工作开发了通过催化剂拓扑结构组装的策略精确调节能量转化过程的新方法。 Jiajing Pei, Can Li, Guikai Zhang, Jiangwen Liao, Yue Yu, Ruqi Wang, Ping Wang, Ang Li, Pengfei An, Shengqi Chu, Juncai Dong, Establishing a Robust Nonlinear Targeted Switch for C1 Electroproduction in Atomic Alloy Cox/Pd Bimetallenes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202414163https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024141637.Angew：ZnO/ZrO2催化CO2制备甲醇体系形成分散性ZnO位点的作用人们发现相比于单一组分催化剂，ZnO/ZrO2催化剂具有CO2加氢生成甲醇的性能，但是人们对于ZnO和ZrO2之间的相互作用并不清楚。特别是ZrO2载体的晶相（四方晶体vs.单斜晶体）起到的作用不清楚。 有鉴于此，乌得勒支大学Matteo Monai、Bert M. Weckhuysen等将ZnO/ZrO2催化剂分别担载于四方晶相ZrO2上或单斜晶相ZrO2，得到ZnO/ZrO2-t或ZnO/ZrO2-m，生成不同ZnOx物种，包括亚纳米ZnO或者更大的ZnO颗粒。1）ZnO/ZrO2-t展示了比ZnO/ZrO2-m更高的甲醇选择性（81% vs 39%）和更高的甲醇产量（1.25 vs 0.67mmol g-1 h-1）。基于光谱表征和显微镜表征结果，说明催化活性的区别来自氧化还原状态的区别以及Zn物种分布的区别。ZnO/ZrO2-t具有丰富的ZnOx-ZrOx位点，有助于生成HCOO*物种，增强甲醇的产量和选择性。2）在催化反应过程中，ZnO簇在ZrO2-t催化剂表面进一步分散，但是在催化反应过程中更大的ZnO颗粒在ZnO/ZrO2-m上保持比较好的稳定性。这项研究说明ZrO2载体能够控制ZnO的分散性和催化剂的表面结构，因此增强催化反应活性。
Xibo Zhang, Xiang Yu, Rafael G. Mendes, Peter Matvija, Angela E.M. Melcherts, Chunning Sun, Xinwei Ye, Bert M. Weckhuysen, Matteo Monai，Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202416899https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024168998.Angew：Cu/ZnZrOx催化PET氢解和甲醇解得克萨斯A&M大学Manish Shetty等报道CH3OH的新型利用途径，发现使用可还原的ZnZrOx担载Cu催化剂，能够将聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶，PET）甲醇解，以接近定量的产率（~97%）生成二甲基对苯二甲酸酯（DMT）；而且CH3OH能够作为原位氢源，将二甲基对苯二甲酸酯催化转移氢解生成对二甲苯（240℃反应16h，产率~63%）。1）在反应前后对催化剂的表面和体相表征，并且使用DFT理论计算，说明Cu/ZnZrOx界面起到活化CH3OH和活化DMT的双重作用，能够降低CH3OH脱氢和DMT氢解的能垒（比非氧化还原活性SiO2载体的效果更好）。2）热力学计算和担载量研究发现，气相的CH3OH对于DMT的氢解反应至关重要，而不是液相CH3OH。此外，研究发现Cu/ZnZrOx催化剂能够对废弃的聚碳酸酯甲醇解和氢解，生成二甲酚（~38%）和甲基异丙基苯甲醚（~42%）。这项研究展示了这种催化剂氢解和甲醇解的方法对于聚合物增值化的应用前景。
Ryan Helmer, Siddhesh S. Borkar, Aojie Li, Fatima Mahnaz, Jenna Vito, Michelle Bishop, Ashfaq Iftakher, M.M. Faruque Hasan, Srinivas Rangarajan, Manish Shetty, Tandem Methanolysis and Catalytic Transfer Hydrogenolysis of Polyethylene Terephthalate to p-Xylene over Cu/ZnZrOx Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202416384https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202416384
