1.李亚栋院士JACS：S毒化Pd催化剂构筑单原子Pd实现回收再利用Pd催化剂是重要的工业催化剂，在许多工业催化反应中应用，但是Pd催化剂通常容易受到毒化。硫是一种容易导致Pd催化剂毒化的常见元素。S能够与Pd之间形成非常强的Pd-S化学键，因此如何回收深度毒化的Pd催化剂非常困难。有鉴于此，清华大学李亚栋院士、Zhi Li、南开大学刘锦程教授等报道一种自上而下的策略能够将Pd的硫化物转化，在一步热化学反应过程中将Pd硫化物转化为Pd单原子位点。1）将Pd4S模型催化剂纳米粒子负载到ZIF-8载体上，通过热处理转化为修饰在硫掺杂碳载体上的Pd单原子催化剂，将其记作Pd1/N-S-C。在原子化转化过程中生成了PdZn金属间化合物。DFT理论计算结果表明生成的PdZn能够导致金属纳米粒子相邻位点形成空穴，促进原子化过程的进行。2）这项研究能够用于硫毒化的Pd/C商用催化剂的回收，为商用Pd/C催化剂的回收利用提供可能。最好的Pd1/N,S-C催化剂具有优异的催化活性，在乙炔半加氢催化反应中比Pd4S催化剂更好的效果。
Qiheng Li, Shoujie Liu, Jin-Cheng Liu*, Zhi Li*, and Yadong Li*, Recycling Sulfur-Poisoned Pd Catalysts via Thermal Atomization for Semi-Hydrogenation of Acetylene, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c11305https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c113052.郑南峰院士JACS：富含氧缺陷的Al2O3原位还原Pd催化苯酚选择性加氢在非还原性氧化物中，电子缺陷结构的作用没有被成功的展示。有鉴于此，厦门大学郑南峰院士、秦瑞轩等报道通过制备黄色富含F心（含有自由电子的氧空穴）的氧化物，并且通过系统的光谱表征研究。 1）制备的富含F心的氧化铝表面电子密度大约0.35mmol g-1，表面自由电子能够原位的进行沉淀Pd纳米粒子。得到的Pd纳米粒子在苯酚加氢制备环己烯酮反应中表现优异的性能（30 ℃和0.1 MPa H2）。2）系统的机理研究结果表明催化剂表面生成的羟基自由基能够促进苯酚分子的活化，被活化的苯酚分子随后加氢反应生成2-环己烯酮中间体，最后生成环己酮（cyclohexanone）。这种催化剂体系能够高效率的蒋苯酚选择性加氢，生成一系列官能团化的有机酮。Qingyuan Wu, Yuanyuan Zhong, Lu Zhou, Mengsi Zhu, Shengjie Liu, Ruixuan Qin*, and Nanfeng Zheng*, Oxygen Vacancy-Enriched Alumina Stabilized Pd Nanocatalysts for Selective Hydrogenation of Phenols, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c11726https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c117263.JACS：空气稳定的Ir催化剂用于C-H硼基化C-H键官能团化能够修饰结构复杂有机化合物，通过传统的C-H键官能团化方法能够对芳基C-H化学键进行硼基化转化，通常需要使用Ir金属和N,N-配体以及频那醇硼烷形成具有催化活性的Ir(III)三硼基催化剂。因为这种多组成的催化剂以及[Ir(COD)OMe]2对空气非常敏感，导致大量和少量催化硼化反应变得非常困难。尤其是在少量的催化反应存在较大的挑战，需要解决溶解性不同或者空气敏感不同的原料。有鉴于此，加州大学伯克利分校John F. Hartwig、艾伯维公司(ABBV) Shashank Shekhar、Noah P. Tu等报道开发了一种空气气氛稳定的单组份Ir催化剂能够对芳烃/杂芳烃进行C-H键硼化。1）开发了[(tmphen)Ir(coe)2Cl]，这种催化剂同样能够产生相同的Ir(III)三硼基催化剂，并且实现更高的TON，类似的选择性，类似的产物兼容性，同样能够对芳基/杂芳基C-H键进行硼化。 2）作者通过高通量实验和ChemBead技术，以<μmol量级进行高通量的实验。并且通过随后的衍生化反应，表明这种方法能够生成结构各异的衍生化转化（通过在同一容器内进行C-H键官能团化的多步骤连续反应）。
Kyan A. D’Angelo, Chris La, Brian Kotecki, Jake W. Wilson, Caleb Karmel, Rafal Swiatowiec, Noah P. Tu*, Shashank Shekhar*, and John F. Hartwig*, An Air-Stable, Single-Component Iridium Precatalyst for the Borylation of C–H Bonds on Large to Miniaturized Scales, J. Am. Chem. SocDOI: 10.1021/jacs.4c12333https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c123334.郭少军Nature Commun：晶格Pb钉扎效应抑制晶格氧实现Pb-RuO2稳定工业电催化 Ru是质子交换膜水电解槽（PEMWE）中替代Ir阳极电催化剂的价格便宜产品。但是，报道的Ru催化剂PEMWE寿命只有几十小时，这是因为固有的晶格氧反应性非常高，导致不可抑制的Ru金属元素溶解以及晶体结构的坍塌。有鉴于此，北京大学郭少军教授、骆明川等报道采用大尺寸的耐酸性Pb设计理念。通过诱导钉扎效应，能够缩小氧原子的传输通道，降低Ru氧化物的晶格氧反应性。1）Pb-RuO2催化剂在10mA cm-2具有188±2mV的低过电位，可以在酸性环境超过1100h，降解率可忽略不计，为19μV h-1。 2）构筑的Pb-RuO2 PEMWE可以在500mA cm-2稳定的运行超过250h，且降解率仅为17μV h-1。实验和理论计算结果表明，由于独特的6s−2p−4d轨道杂化，Ru-O共价性降低，这增加了晶格氧的损失能，抑制了Ru的过度氧化，从而提高了PEMWE的长期稳定性。 Zhou, C., Li, L., Dong, Z. et al. Pinning effect of lattice Pb suppressing lattice oxygen reactivity of Pb-RuO2 enables stable industrial-level electrolysis. Nat Commun 15, 9774 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53905-yhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-53905-y5.上海交大&复旦大学Nature Commun：脉冲电催化还原CO2的机理在电极/电解质界面发生的电化学CO2还原反应（CO2RR）对电位和浓差极化都很敏感。与固定电位下的静态电解相比，交替阳极和阴极电位的脉冲电解是一种比较特别的技术，交替变化的电流不仅能够重建表面结构，而且能够调节阴极附近电解质侧的局部pH值和传质。有鉴于此，上海交通大学蒋昆副教授、复旦大学蔡文斌教授、西江大学Seoin Back等通过亚秒时间分辨率和一维扩散模拟（1-dimensional diffusion profile simulation）的在线质谱，研究交替变化电化学脉冲过程中的电催化还原CO2反应机理。 1）研究结果表明，阳极脉冲导致多晶Ag和多晶Cu电极的表面CO2浓度升高，这使得发生CO2RR而不是产氢反应。比较温和的氧化脉冲能够产生具有不饱和配位的Ag或Cu位点，形成粗糙的表面拓扑结构，分别能够CO2还原为CO、CO2转化为C2+。 2）DRIFT红外光谱表征结果表明*CO和*OCHO物种对Ag的关系。氧化脉冲后，与不饱和配位Cu相比，*CO消耗率的逐渐提高。从分子水平上解释说明，CO2RR选择性与动态界面化学结构之间的直接关系。
Ye, K., Jiang, TW., Jung, H.D. et al. Molecular level insights on the pulsed electrochemical CO2 reduction. Nat Commun 15, 9781 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-54122-3https://www.nature.com/articles/s41467-024-54122-36.吉林大学Angew：机械研磨实现聚乙烯环境条件转化为高纯H2聚乙烯（PE）是最丰富的塑料废物，其转化为氢气（H2）为清洁能源发电提供了一条有前景的途径。但是，由于PE的化学键很强，分解PE通常需要高温，导致显著的碳排放和较低的H2选择性，而且进一步的蒸汽重整反应后，理论H2选择性<75%。有鉴于此，吉林大学蒋青教授、韩高峰教授等报道一种机械催化策略，该策略使用锰作为催化剂，在45℃的低温将PE转化为高纯H2（99.4体积%），H2回收高达98.5%（对比的热催化回收率仅为15.7%）。1）该方法实现的反应速率比热催化反应速率高3个数量级。H2回收率的显著提高主要是由于机械催化过程引起的金属碳化物的形成，该过程不催化碳氢化合物的形成。2）这项工作有可能推动聚烯烃转化为净零碳高纯度氢气的有关研究。Gao-Feng Han, Ruiqian Gu, Tonghui Wang, Yue Ma, Tong-Xing Wang, Rui-Qi Yao, Yingnan Zhao, Zi Wen, Xing-You Lang, Qing Jiang, Upcycling Polyethylene to High-Purity Hydrogen under Ambient Conditions via Mechanocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417644https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024176447.华南农业大学&湖北文理学院&郑州大学Angew：2D HOF异质结光催化制氢氢键有机框架（HOF）在光催化领域展现出巨大的应用潜力。但是，电子空穴分离效率非常低、而且HOF的稳定性较弱，阻碍了光催化水分解制氢领域的应用。有鉴于此，华南农业大学李鑫研究员、湖北文理学院梁桂杰教授、郑州大学张鹏教授等报道使用快速自组装溶液分散法合成HOF-H4TBAPy（Py-HOF，H4TBAPy=1,3,6,8-四（对苯甲酸）芘）和Py-COF之间的新型芘基超分子HOF/COF 2D/2D S-Scheme异质结。1）实验和理论计算研究结果表明，两种晶体多孔材料的尺寸匹配使集成异质结构材料具有丰富的表面反应位点、强相互作用和增强的S方案内置电场，从而显著提高了光生电荷载流子分离的效率和稳定性。HOF/COF异质结的光催化产氢速率达到390.68mmol g-1 h-1，比单独的Py-HOF的产氢速率高2.28倍，比单独的COF高9.24倍。这些研究结果从原子尺度帮助设计异质结光催化剂。2）这项工作为HOF超分子构筑S-Scheme异质结提供了一个新型途径，为设计强大而强耦合的S-Scheme内电场提供了一种技术路线，能够高效率的利用太阳能。
Ruiqi Gao, Rongchen Shen, Can Huang, Kaihui Huang, Guijie Liang, Peng Zhang, Xin Li, 2D/2D Hydrogen-Bonded Organic Frameworks/Covalent Organic Frameworks S-scheme Heterojunctions for Photocatalytic Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202414229https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024142298.Angew：多孔电极增强[FeFe]氢酶电催化活性金属酶[FeFe]-氢化酶对未来制备绿氢的生物技术具有重要意义。有鉴于此，瑞士日内瓦大学Ross D Milton等报道开发了一种简单的两步功能化程序，将巴氏梭菌（“CpI”，Clostridium pasteurianum）的[FeFe]-氢化酶固定在介孔ITO电极，因此能够稳定的快速产生H2，电流密度达到8mA cm-2。 1）作者使用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学石英晶体微天平（EQCM）研究介孔ITO稳定和活化CpI进行电酶催化合成H2。2）对介孔ITO的表面形貌和拓扑结构表征结果发现一种多级结构，包括空腔结构和结构明确的纳米粒子团聚体。通过比较CpI在介孔“纳米ITO”和平面ITO上的稳定性和电酶活性，并且研究介孔的影响，确定了纳米ITO表面的的CpI具有更高转化数目和更高的稳定性(随着时间变化的酶催化活性)。
Sophie Webb, Astrit Veliju, Plinio Maroni, Ulf-Peter Apfel, Thomas Happe, Ross D Milton, Mesoporous Electrodes Enhance the Electrocatalytic Performance of [FeFe]-Hydrogenase, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202416658 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202416658
