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俞书宏JACS:纳米腔的氧化铜纳米催化剂,实现了选择性还原CO2至C2+产物
选择性和有效的催化将二氧化碳转化为具有附加值的燃料和原料,为高密度的可再生能源储存提供了理想的途径。将二氧化碳转化为碳氢化合物(如C2+化合物)的一个障碍是很难有效地将C-C键的偶联反应。亚铜被认为是催化C2+的形成的活性物质,而在阴极电位下它容易被还原为零价Cu。中国科学技术大学俞书宏教授及其团队报道了具有纳米活性的催化剂可以限制在原位形成的碳中间体,而这些中间体反过来又覆盖了催化剂的局部表面,从而稳定了Cu+。图1.限制在纳米尺寸的碳中间体的示意图。[1]2
中科大曾杰Nature子刊:一种制备单原子催化剂的通用方法——电化学沉积法
单原子催化剂(SACs)以其最大的原子利用率和独特的电子结构表现出良好的催化性能。然而,所报道的合成SACs的方法通常对锚定金属或载体有特殊的要求。中国科学技术大学的曾杰和ShimingZhou报告了一种通用的电化学沉积方法,适用于广泛的金属和支撑层来制备SACs。沉积发生在相同的阴极和阳极材料上,不同的氧化还原反应赋予SACs不同的电子态。阴极沉积的SACs对析氢反应活性高,而阳极沉积的SACs对析氧反应活性高。当在Co0.8Fe0.2Se2Ni泡沫上阴极和阳极沉积的Ir单原子并进行全水解时,在碱性电解液中达到10macm?2仅需要1.39V的电压。图2.Ir单原子及其电化学系统与性能。[2]3
加拿大EdwardH.Sargent院士JACS:调节中间吸附提高了铜镍合金上硝酸根对氨的活性
电化学转化硝酸盐(NO3-)为氨(NH3)的循环利用提供了一条生成NH3的途径,其价值高于氮气。然而,目前NO3-电还原的发展仍然受到缺乏催化剂结构如何调整以提高催化活性的机制描述的阻碍。加拿大多伦多大学的EdwardH.Sargent院士等人报道了在Cu50Ni50合金催化剂上进行硝酸盐还原反应(NO3-RR),可以增强其催化性能,对比纯铜,以及在0V条件下可逆氢电极(RHE),其半波电位上升了0.12V,催化活性提高了6倍。电子结构研究表明,d谱带中心向费米能级上移,有助于增强了中间吸附能。该工作为设计催化剂使得NO3-RR选择性合成NH3提供了一条有希望的途径。图3.NO3-RR中间物吸附于活性关系。[3]4
大连化物所张涛Nature子刊:强金属-载体相互作用促进热稳定单原子催化剂的规模化生产
单原子催化剂(SACs)在许多非均相反应中表现出优异的催化性能。然而,生产热稳定的SACs,特别是以一种简单和可扩展的方式,仍然是一个艰巨的挑战。中国科学院大连化学物理研究所的张涛院士、李为臻研究员和乔波涛研究员报道了通过物理混合亚微米级的RuO2聚集体和MgAl1.2Fe0.8O4尖晶石,从工业RuO2粉末中合成RuSACs。扩散过程不是由气体原子俘获机制引起的,而是由强共价金属-载体相互作用导致的。这种合成方法简单,适用于大规模工业生产。图4.Ru单原子透射图。[4]5
张礼知Chem:单原子加速电子转移促进N2电还原反应
寻求一种绿色、低成本、可持续的合成氨方法对社会发展和人类生活至关重要。一个有巨大潜力的候选是电催化氮还原。然而,电催化剂分解N≡N键的能力不足,限制了其活性和选择性。华中师范大学张礼知教授等人使用界面极化作为概念上的新策略来促进N≡N键分裂,在-0.2Vvs.RHE的电位下,电催化合成氨的效率达到36.1±3.6mmolg?1h?1。这项工作为用环境氨电合成取代Haber-Bosch反应开辟了一条新的途径。图5.界面极化加速合成氨。[5]6
阿卜杜拉国王科技大学JACS:高稳定的膦酸酯MOFs高效光催化制氢
光活性金属有机骨架(MOFs)是最有前途的光催化制氢材料之一,但与其他传统的MOFs相比,膦酸酯基的MOFs在很大程度上还未得到广泛的