1.北京大学JACS：调控Pd/纳米金刚石催化剂的选择性金属和酸位点是异相催化剂中最重要的两个催化活性物种，虽然金属物种的尺寸、形貌、异质性区别明显，而且酸位点的强度、分布位置、酸位点的密度能够显著影响催化活性。酸位点和金属物种之间的结合以及相互作用在最近的工作中发现起到更加重要的作用。为了能够同时得到高效和选择性的催化剂，需要设计能够对所有的反应物和不同反应位点的中间体按顺序进行转化的催化剂。有鉴于此，北京大学马丁教授、王蒙等通过简单的空气氧化、金属盐沉积-沉淀方法，在纳米金刚石@石墨烯载体上修饰金属Pd和酸位点。1）通过两种催化活性物种之间的组装，能够显著调控环己醇的反应网络。通过这种催化剂设计策略，能够精确的调控特定产物（环己烯、苯酚、苯）的选择性。
2）当同时存在酸位点和Pd的组装位点，Pd/NDG能够高效的将环己醇通过连续的脱水和脱氢反应生成苯，苯的选择性达到>80%。这项研究结果表明金属和酸位点的结合对于设计先进催化剂并且调控反应活性和产物选择性的重要性，有助于开发高效催化剂和各种各样的催化反应过程。 Jie Zhang, Shixiang Yu, Xingwu Liu, Maolin Wang, Zirui Gao, Xuetao Qin, Yao Xu, Meng Wang*, and Ding Ma*, Interplay Between Metal and Acid Sites Tunes the Catalytic Selectivity Over Pd/Nanodiamond Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c15099https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15099光电化学分解水是具有前景的制氢技术，但是光电化学分解水的性能受限于载流子复合以及水氧化反应动力学缓慢的问题。虽然人们开发了许多策略解决这个问题，包括元素掺杂、形貌调控、异质结结构、催化剂调控等策略，但是还未曾研究外磁场（MFs）调控催化反应或者调控载流子动力学。 有鉴于此，南开大学罗景山教授、伦敦帝国理工学院James Robert Durrant教授、阿利坎特大学Néstor Guijarro等报道首次以BiVO4作为代表性的光电极，通过覆盖一层超薄铁电材料Fe2TiO5，并且与外电场（MF）结合，显著增强光催化水氧化性能。1）通过电荷传输和瞬态吸收光谱表征，表明MF外磁场有助于BiVO4/Fe2TiO5界面能带排列，改善电荷分离，而且促进Fe2TiO5/电解液界面的产氧反应。 2）作者认为这个策略能够用于其他金属氧化物光电极，包括TiO2、WO3、Fe2O3，表明这个策略的普适性。总之，这项工作展示了一种吸收外磁场（MF）的方法，有助于改善非磁性催化剂的光电催化分解水性能。Qingjie Wang, Louise I. Oldham, Alfredo Giner-Requena, Zeyuan Wang, Daniele Benetti, Salvador Montilla-Verdú, Rong Chen, Dongfeng Du, Teresa Lana-Villarreal, Ulrich Aschauer, Néstor Guijarro*, James Robert Durrant*, and Jingshan Luo*, Enhancing Photoelectrochemical Water Oxidation Using Ferromagnetic Materials and Magnetic Fields, J. Am. Chem. Soc. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c13017https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c130173.Angew：TiO2@NH2-MIL-125界面能级对齐增强气体传感基于金属氧化物的化学电阻传感器在环境监测、安全保护、疾病诊断等领域具有广泛的应用前景，但是基于热化学活化的传感机理的氧化物材料通常需要高工作温度，而且具有比较差的选择性，这个问题是实用面临的主要挑战。精确调控金属氧化物界面的异质结能带结构，形成独特的电子性质和光学性质，能够克服金属氧化物气体传感器面临的挑战。MOF具有可调控的结构，因此可能用于调节金属氧化物异质结能级结构。有鉴于此，中国科学院福建物质结构研究所徐刚研究员、李春森研究员、中国科学院过程工程研究所姚明水研究员等报道对MO@MOF复合材料进行能级结构工程，改善化学传感性能。1）金属氧化物和MOF的界面能够通过调节-NH2官能团的数量进行合理的调控，分别取x=0，1，2，制备TiO2@(NH2)x-MIL-125。TiO2@(NH2)x-MIL-125将金属氧化物和MOF的优点结合，改善气体传感性能。
2）TiO2@NH2-MIL-125是首个能够在光活化后能够在室温监测浓度为1 ppb的NO2，响应速率<0.3 min。而且具有优异的选择性和长期稳定性。这项研究揭示了能级工程对于构筑高性能传感器的重要作用，有助于解决现有材料面临的挑战。Wei-Hua Deng, Min-Yi Zhang, Chun-Sen Li, Ming-Shui Yao, Gang Xu, Energy-Level Alignment at TiO2@NH2-MIL-125 Interface for High-Performance Gas Sensing, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202419195https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024191954.Angew：调节Co单原子配位结构平衡2e ORR的活性和选择性电化学2电子氧还原反应（2e- ORR）为制备H2O2提供一种价格优势且环境友好的途径，但是由于存在竞争性的生成H2O的4e- ORR反应，限制了生成H2O2的选择性。因此，如何在低电压下得到高H2O2选择性仍然是个挑战。有鉴于此，奥克兰大学Geoffrey I.N. Waterhouse、王子运等基于第一性原理DFT理论计算的结果，发现调控Co单原子的第一配位球能够降低*OOH吸附强度，促进H2O2选择性。 1）通过将Co-N-C催化剂的Co-NxO4-x的第一配位球进行调节，特别是将Co-N替换为Co-O，实现了弱化*OOH吸附强度，促进H2O2选择性。 2）合成了一系列N掺杂碳作为载体的Co-NxO4-x活性位点，能够研究2e- ORR催化活性和选择性之间的平衡。发现反式-Co-N2O2位点具有优异的催化活性和H2O2选择性，能够实现12.86 的H2O2产率，在100h流动相电解的半电池的能量效率达到0.07 molH2O2 gcat-1 J-1。Kai Sun, Ruihu Lu, Yuge Liu, Joshua Webb, Muhammad Hanif, Yufei Zhao, Ziyun Wang, Geoffrey I.N. Waterhouse, Balancing Activity and Selectivity in Two-electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024 DOI: 10.1002/anie.202416070https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024160705.北理工Nature Commun：Pd催化烯烃远程C(sp3)-H键氯化C(sp3)-Cl化学键存在于许多生物活性化合物之中，能够作为活性位点进行取代或者交叉偶联，实现衍生化转化。有鉴于此，北京理工大学杨小会教授等报道烯烃的分子内远程位点选择性C(sp3)-H键氯化反应。1）这个反应通过烯烃异构和氢氯化的串联反应，能够合成苄基氯化物或者3°氯化合物，具有优异的位点选择性。该反应能够用于天然产物化合物或者药物分子的后期氯化衍生化。2）此外，该反应能够将没有精炼的烯烃混合物中进行区域收敛（regioconvergent），得到单一的烷基氯化物。这些未精炼的烯烃混合物能够从石油原料提取得到。 Wang, YX., Wang, Z. & Yang, XH. Palladium-catalyzed remote internal C(sp3)−H bond chlorination of alkenes. Nat Commun 15, 10629 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-54896-6https://www.nature.com/articles/s41467-024-54896-66.清华大学&南工大Nature Commun：传质对气体扩散电极电化学合成H2O2选择性的影响如何设计先进的电催化剂并且将电催化剂与气体扩散电极（GDE）结构集成是目前电化学合成H2O2面临的重要研究课题，但是目前人们对于电催化剂和GDE之间的组装并不非常理解，在电解反应中发现H2O2的选择性之间的区别非常显著。有鉴于此，清华大学张正华副教授、南京工业大学景文珩教授等报道发现，在电催化剂的本征性质之外，关键物种（包括反应物和产物）的传质对电极级别合成H2O2的选择性中起到重要作用。1）传质对电催化合成H2O2选择性的关键作用在高反应速率（电流密度）更加显著，因为高反应速率（大电流密度）受到传质的限制更加明显。通过对扩散有关的参数作为考察因素，使用原位电化学反射吸收成像表征技术、理论计算结合，考察短期/长期电解反应，研究扩散有关参数对电解合成H2O2的影响，以及对扩散有关参数控制局部微环境以及对O2、H2O2传质的影响，并因此提出了扩散关联选择性的机理。 2）这项研究得到的基本认识有助于理解和开发创新型疏水性气体扩散电极对于同时优化反应物和产物传质，为开发下一代气体扩散电极提供帮助。 Cui, L., Chen, B., Chen, D. et al. Species mass transfer governs the selectivity of gas diffusion electrodes toward H2O2 electrosynthesis. Nat Commun 15, 10632 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-55091-3https://www.nature.com/articles/s41467-024-55091-3室温磷光 (RTP) 水凝胶具有巨大的潜力，但机械性能较差（拉伸强度<1MPa）且 RTP 性能不可调，阻碍了它们的实际应用。在这里，东北林业大学陈志俊，李淑君，巴斯大学Tony D. James等人通过在脱木素木材存在下原位聚合丙烯酰胺来开发木质水凝胶 (W-水凝胶)。1）由于脱木素木材和聚丙烯酰胺成分之间的分子相互作用，W-水凝胶的拉伸强度为 38.4MPa，绿色 RTP 发射，寿命为 32.5 ms。此外，用乙醇处理 W-水凝胶后，拉伸强度和 RTP 寿命增加到 153.8MPa 和 69.7ms。2）值得注意的是，通过交替“乙醇和水”处理，W-水凝胶的机械性能和 RTP 性能可以切换。此外，W-水凝胶用作能量供体，通过能量转移过程使用 RhB 产生红色余辉发射。利用这些特性，W-水凝胶被加工成多种基于水凝胶的发光材料。Liu, R., Guo, H., Liu, S. et al. Room temperature phosphorescent wood hydrogel. Nat Commun 15, 10588 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-55025-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-55025-z8.Chem：无定形CuSbOx电催化还原CO2制备CO格里菲斯大学/华东理工大学赵惠军教授（澳大利亚科学院院士，澳大利亚技术科学与工程院院士）、刘珀润副教授、华东理工大学练成教授等报道CuSbS2修饰在碳纸载体上，并且在电催化CO2RR反应工作状态中转化为CuSbOx。1）这种电催化直接转化得到的CuSbOx电极具有优异的稳定性和CO2转化为CO的电催化活性。这项研究将其作为模型体系研究CO2的供应如何影响催化活性，通过CO2还原为CO的反应作为模型，因为这个反应是最简单的CO2还原反应，最低的电子转移数目。在不同过电势下，系统的研究CO2供应、催化剂的量、流体动力学对CuSbOx电极性能的影响。2）在优化的电化学电势（-1.0V vs RHE），2mg cm-2的CuSbOx电极在H型电解槽最大CO部分电流密度达到-27.2mA cm-2，CO法拉第效率达到91.2%，这是因为达到最高的CO2供应。但是在GDE流动相电解槽中，在达到最大CO2供应量，实现了-283mA cm-2的CO部分电流密度，催化剂的量为4mg cm-2。但是，虽然GDE流动相电解槽的流体动力学得到改善，能够获得比H型电解槽更高的电流密度，但是CO2供应仍然是性能的限制因素。
Amorphous CuSbOx composite-catalyzed electrocatalytic reduction of CO2 to CO: CO2 demand-supply-regulated performance, Chem 2024DOI: 10.1016/j.chempr.2024.10.029https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929424005552
