11月21日，中国科学院公布2025年院士增选结果，北京大学马丁教授当选为中国科学院院士。马丁院士长期从事能源催化领域的研究，主要涉及C1化学（合成气、二氧化碳、甲烷、甲醇的转化）、氢气的催化制备与输运以及废塑料的转化等方向。根据马丁院士课题组官网统计，2025年至今，课题组及与合作团队已发表60篇研究成果，包括Science(2篇), Nature(2篇), Nature Reviews Clean Technology, Nature Catalysis, Nature Energy, Nature Sustainability, Nature Science Review(4篇), Chemical Reviews, JACS(8篇), Angew(10篇), Accounts of Chemical Research，Joule等。本篇文章总结了马丁院士团队及其合作团队在2025年的部分亮点工作，与大家分享。
马丁，北京大学化学与分子工程学院教授、博士生导师。中国科学院院士（2025年）、国家优秀青年基金获得者（2012）、国家杰出青年基金获得者（2017）、教育部长江学者特聘教授（2018）、国家自然科学奖二等奖（第一完成人，2023）等。1996—2001，博士，中国科学院大连化学物理研究所；2005—2007，副研究员/中国科学院百人计划，中科院大连化学物理研究所；2007—2009，研究员，中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室；2009—至今，北京大学化学与分子工程学院教授。现担任Journal of Energy Chemistry、Science Bulletin、Journal of Catalysis、Catalysis Science & Technology、ACS Central Science, Joule、Applications in Energy and Combustion Science、Innovation、Discover Chemical Engineering等多个期刊顾问编委，担任ACS Catalysis、Chinese Journal of Chemistry、National Science Open期刊副主编。近5年，以通讯作者在Nature、Science、Chemical Reviews、National Science Review、Nature Energy、Nature Chemical Engineering、Nature Sustainability、Nature Catalysis、Joule发表400多篇论文。主要研究方向：1）C1化学（合成气、二氧化碳、甲烷、甲醇的转化）；2）氢气的催化制备和输运；3）废塑料转化。
课题组主页：www.chem.pku.edu.cn/mading。
1. Science: 利用热催化重整技术实现零碳制氢
氢能被视为未来清洁能源体系的核心，然而，当前全球约96%的氢气仍依赖化石燃料制备，这一方式每生产1吨氢气伴随9-12吨二氧化碳的排放，显著与全球碳中和目标相冲突。因此，开发绿色、高效、低碳的制氢技术是全球能源转型的关键课题。生物乙醇作为一种可再生的绿色制氢原料，因其高含氢量及良好的储运安全性，成为研究热点。然而，传统乙醇-水重整制氢技术存在高温能耗和催化剂稳定性差等问题，限制了其工业化应用。北京大学化学与分子工程学院马丁教授课题组、周继寒研究员课题组联合中国科学院大学、卡迪夫大学等机构的国际科研团队，成功开发出新型零CO2直接排放的制氢技术。
研究团队开发了一种高效的Pt-Ir/α-MoC界面催化剂，在270℃的温和条件下，实现了乙醇与水分子的高效转化，产氢同时联产具有工业价值的乙酸，同时整个过程实现了零CO2排放。该催化剂通过原子尺度的界面工程，实现了原子级分散的Pt和Ir物种与α-MoC载体之间的强相互作用，利用Ir在载体表面的优先落位，有效促进了Pt的均匀分散，同时约束了Pt颗粒的生成，构建了高密度的界面催化活性位点，从而确保了催化剂能够在温和条件下高效活化乙醇-水的同时避免中间体C-C键的不必要断裂，高效产氢的同时保持长期稳定性。这项研究不仅为可持续氢能经济提供了新的解决方案，也为未来氢气生产与储存技术的发展开辟了新方向。随着全球能源体系向低碳化转型，这项突破性的催化技术有望成为推动绿色氢能产业的重要助力，为实现全球碳中和目标贡献关键力量。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0682
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/GiebYAmXdHNfna9yE_r0GA
2. Science：痕量卤素抑制费托合成烯烃过程中二氧化碳的排放
费托合成（FTS）作为合成燃料与烯烃的重要工业路径，长期受到高CO2副产率的限制，这对碳效率与可持续发展提出了严峻挑战。传统工业铁基催化剂中，CO2生成的选择性普遍较高（18-35%），导致大量碳源浪费并形成温室气体，严重影响了整个反应的碳效率。研究者已通过疏水包覆、碳层保护或改变催化相来抑制CO2生成，但都存在转化率低或产物选择性不足等瓶颈。如何在工业条件下同时实现高活性、高烯烃选择性和近零CO2排放，一直是全球催化界未解的“费托世纪难题”。北京大学马丁教授团队与温晓东教授、刘兴武科研究团队合作，通过将痕量溴甲烷与合成气混合，在铁基催化剂上进行反应。表面结合的溴与铁活性位点相互作用，抑制了水解离、一氧化碳和氧原子的复合以及烯烃的加氢反应，从而实现了近乎零二氧化碳的生成和高α-烯烃选择性。
研究团队提出了一种创新的“卤素调控”策略：通过向铁基费托合成（Fischer–Tropsch synthesis, FTS）反应气体中添加百万分之一（1/1000000）浓度的卤素化合物，成功将二氧化碳副产物从传统工艺的30%左右降至1%以下，实现“近零碳排放”，同时将高附加值C2+烯烃选择性提升至85%以上，烯烃产率达到1.08g gcat-1h-1，创下了费托反应史上前所未有的纪录。此外，经过 450 小时的稳定性测试，该催化剂的CO2选择性始终低于 1.5%，C2+烯烃选择性保持在 80%以上。这项技术破解了费托合成高碳排放难题，为我国在“双碳”目标下推动煤、天然气、生物质等碳资源的绿色转化提供了新路径。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea1655
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/LtV3aeL12EMwg9MHC1TPXg
3. Nature: 稀土氧化物"纳米盾"突破催化稳定性极限
氢能被视为未来能源转型的关键，而高效、稳定、低成本的氢气生产技术是实现这一目标的核心挑战。甲醇-水重整反应（MSR）作为一种重要的产氢途径，一直面临催化剂稳定性差、催化剂活性下降等问题。贵金属铂、金等和碳化钼（α-MoC）等活性载体构建的界面催化体系，在较低的温度下能够高效制氢，展现出超高活性和选择性，但这类活性载体在水环境中易被氧化，催化中心的结构稳定性受到严重制约，限制了其在工业应用中的潜力。为了应对这一挑战，北京大学马丁教授团队与中国科学院大学周武教授的研究团队合作，开发了一种具有超高活性和长时间稳定性的催化剂，以推动氢能的规模化应用。
研究团队创新性地采用了稀土氧化物“纳米防护盾”技术，成功构建了全球首例具有超高活性和长期稳定性的Pt/γ-Mo2N催化剂。通过在催化剂表面覆盖稀土氧化物纳米层，保护了催化剂的高活性界面催化位点，显著提升了催化剂在甲醇-水重整（MSR）制氢反应中的稳定性，催化寿命突破1000小时，并实现了创纪录的TON（15,300,000），远超现有甲醇-水重整催化剂。这一策略有效避免了催化剂的结构退化，使其在长时间运行中保持了高活性，解决了“高活性与高稳定性难以兼得”的问题。该研究为氢能生产技术提供了一个全新的解决方案，推动了催化剂的工业化应用，减少了贵金属用量，并显著提升多相催化剂在催化应用中的耐久性。预计未来将在绿色能源、氢燃料电池、可持续化学工业等领域发挥重要作用，加速迈向零碳排放的未来。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08483-w
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4. Nature: 正交转化技术破解真实混合废塑料高值化回收难题
全球塑料垃圾堆积危机威胁着野生动植物和生态系统。将塑料垃圾转化为有价值的化学品和燃料的催化过程提供了一种有前景的解决方案。由于实际塑料混合物的组成和结构各异，对其进行回收或升级再造极具挑战性。北京大学马丁教授、王蒙副研究员联合中科院大连化物所徐舒涛研究员团队发表了首篇关于真实混合废塑料高值化转化的研究成果。团队开发出核磁共振识别下的真实混合废塑料正交转化策略，实现了面向真实生活混合塑料废弃物的高效、高值化学品定向升值转化。该策略以固态核磁共振的二维技术精准识别混合塑料中的酯键、芳香环、氯代烷烃、烷基链等关键官能团分布，进而针对性设计正交化学反应路径，依托溶剂萃取、光催化氧化、催化胺化、皂化、脱氢偶联及加氢裂解等多步骤有机整合，逐级分离转化，最终联产多类高值化学品。
研究团队从模型体系出发，设计了完备的识别和转化路线。继而以20 g来自人类生活的真实混合塑料废弃物样品为例，成功将聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、PET、聚烯烃等多类塑料，正交分级转化获得苯甲酸（1.3g）、邻苯二甲酸酯（0.5 g）、丙氨酸（0.7 g）、乳酸（0.7 g）、芳香胺盐（1.4 g）、双酚A（2.0 g）、对苯二甲酸（2.0 g）及 C3-6 烷烃（3.5 g）等多种高值化学品。其中，多项产物为重要化工原料及医药中间体，经济附加值远超常规热裂解所得的低值气体与燃油产品，大幅提升废弃塑料资源化的经济性与环境效益。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09088-7
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/V-CFDeiCB6cJGd8-AdhOWQ
5. Nature Catalysis: 可再生Ir₁Cu₁原子对高效催化烷烃脱氢
烯烃是现代化工生产高附加值化学品的关键原料，其高效制备具有重要意义。烷烃脱氢是直接制取烯烃的重要途径，在工业生产和基础研究领域都受到广泛关注。然而，如何在高效利用碳氢资源的同时降低脱氢工艺的能耗，仍然是该领域亟待突破的技术难题。由于烷烃（如乙烷、丙烷和丁烷）具有稳定的几何构型和热力学稳定的强化学键，通常需要高温（>550 ℃）来克服C-H键断裂的反应能垒。但高温条件易引发C-C键断裂、氢解反应、聚合反应等副反应以及金属催化剂烧结，不仅降低了烯烃选择性，缩短催化剂使用寿命，而催化剂自身的C-H键活化能力依然有待提升。因此，设计低温高效的脱氢催化剂是烷烃脱氢领域的重要研究方向。北京大学马丁教授团队与中国科学院金属研究所刘洪阳研究员、南洋理工大学蔡祥滨博士、宁夏大学何育荣副教授等团队合作，成功开发出一种新型Ir1Cu1双原子催化剂（Ir1Cu/ND@G），能够在低温条件下高效催化丁烷脱氢生成丁烯，并解决了催化剂易失活和再生困难的关键难题。
研究团队在富缺陷石墨烯表面精准构建Ir1Cu1双原子催化剂，在丁烷脱氢反应中，Ir1Cu1原子对在450 ℃下本征活性达到2.45 s-1，是 Ir单原子的 6.7 倍，C4烯烃选择性高达98%。Cu的引入使Ir原子呈富电子状态，增强了对反应物的吸附能力，显著降低了C–H键活化的能垒。同时，通过气氛诱导Ir1Cu1双原子催化剂在“反应气-氧气”的切换下，发生“团聚-再分散”的可逆结构演变，有效解决了原子级分散金属催化剂在高温反应中易团聚、易失活的技术瓶颈。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41929-025-01328-3
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/lOSGhoozHEKgQ9hLVDndYg
6. Nature Energy: 氢能分离储运新方案
氢能的发展在我国能源转型中具有重要作用。然而，一个巨大的瓶颈阻碍着它的广泛应用：我们手上有大量现成“粗氢”，却难以高效、低成本地提纯和储存。北京大学马丁教授与复旦大学朱义峰青年研究员，包信和教授团队合作，提出并实现了一种全新的催化循环策略。通过利用丁内酯-丁二醇之间的高效可逆转化，成功实现了对工业粗氢以及含氢弛放气（工业生产中含氢的尾气）中氢气的一步高效分离与化学储存。这一突破为解决能源社会转型中氢能利用的关键瓶颈问题提供了创新性的解决方案。
研究团队通过设计开发一种具有“反相”结构的铜基催化剂，能够精准识别并活化粗氢气中的氢气分子进行反应，同时有效抑制气氛中常见杂质分子的干扰。基于此，成功地将粗氢中的氢气直接转化并储存于液态有机分子——丁二醇中。当需要纯净氢气时，只需对该“液态储氢载体”进行温和的催化脱氢反应，即可释放出高纯度（完全不含CO和CO2等杂质）、满足严苛使用要求的氢气。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01806-9
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/3x2tdIEh5sWZq3D5E7VaMQ
7. Nature Reviews Clean Technology: 废塑料和其他含碳废弃物共转化策略
塑料产量巨大，使用寿命往往较短，若不加以管理和/或回收，则会导致资源浪费和污染。然而，塑料废弃物的异质性及其与其他废弃物共存的情况，使得回收工作变得复杂。与机械回收和焚烧、填埋等废弃物处理方法相比，化学回收或许能够同时处理不同类型的废弃物。北京大学马丁教授与苏州大学陈金星教授和张桥教授合作就废弃塑料与其他大宗废弃物的共回收技术发展展开了深入探讨。
本文首先梳理和介绍了塑料化学回收的主流技术，包括催化裂解、溶剂解、氧化、氢解和复分解等，分析了各类技术的原理、优势及局限性。针对混合塑料共回收，提出了集成式、协同式和序贯式三种技术策略，分别通过高温无差别裂解、塑料分子间的化学相互作用以及利用不同塑料在相同反应条件下反应活性的差异，实现混合塑料的高效转化。在塑料与CO2共回收方面，提出将CO2作为碳源和氧化剂，通过多相界面工程优化和反应器设计，实现塑料与CO2的协同转化，生产高附加值化学品。对于塑料与废弃电池的共回收，提出利用塑料中的碳氢组分作为还原剂，在较低温度下实现废弃电池正极材料的高效回收，并制备高价值金属和碳基材料。这些技术不仅提高了塑料回收的效率和产品价值，还拓展了塑料回收的范围。此外，该文还对共回收技术进行了可持续性评估，包括技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA），表明共回收技术在经济和环境效益上具有显著优势，尽管目前部分技术仍面临工业化挑战，但已展现出巨大的应用潜力，为构建塑料循环经济提供了重要技术支撑和理论依据。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s44359-025-00055-z
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/xvhXpxZqAmJhWx9ziaOmvg
8. Nature Sustainability：PVC废塑料回收处理新方法
向循环塑料经济转型对于缓解塑料污染和推进全球可持续发展目标至关重要。聚氯乙烯（PVC）是全球应用最广泛的合成聚合物之一，但其回收利用仍受到脱氯效率低下和有毒氯化副产物生成的阻碍。基于过氧硫酸盐PMS氧化剂的高级氧化过程(AOP)可用于在温和条件下处理水中难降解的有机污染物，但传统的AOP过程存在活性氧物种活化效率低、完全氧化产物价值低等问题。北京大学马丁课题组与南开大学展思辉课题组合作，开发了一种新型La-Fe-Al氧化物催化剂，通过活化过氧硫酸盐PMS实现水中PVC的高效氧化解聚为CO2、无机氯化物和烃类液相产物，为传统回收方法难处理的含氯废塑料提供了新的解决方案。
本研究开发了一种LaFexAl1-xO3催化剂，通过在LaAlO3结构中引入Fe，可在原晶格中形成畸变的Al-O-Fe结构，这一结构能显著促进过氧硫酸盐的活化，形成1O2和·OH两类自由基活性氧物种。这一催化剂活化的PMS可用于水相中聚氯乙烯PVC塑料粉末的解聚处理，在室温、常压氧气条件下，经过3天可有效降解超过95%的PVC塑料，其中PVC中碳组分生成了约39%的CO2和59%的烃类为主的液相有机产物，氯组分转化为了无机物。生命周期评估(Life-cycle assessment, LCA)结果表明，这种处理方法相比于PVC传统的焚烧、填埋降解处理等过程，可至少降低45%的碳排放和51%的回收处理成本。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41893-025-01654-1
9. Chemical Reviews：原子尺度的界面催化
多相催化在化学和能源工业中具有核心地位，催化剂中的界面结构对催化反应路径调控起着至关重要的作用。近年来，界面催化成为学术界的研究热点，因为催化剂的原子尺度界面设计和表征技术对提升催化效率和选择性至关重要。北京大学马丁、李慕凡、徐冰君团队合作，系统总结了界面催化的最新进展，探讨了催化剂的原子尺度界面设计、表征技术及理论模型，并展望了未来基于高精度构筑催化剂界面的高效工业催化剂开发方向。
该综述文章详细阐述了催化剂界面结构如何显著影响反应物吸附、表面反应路径和表面活性物种，进而决定催化效率和选择性。文章还总结了不同类型的界面及其在多相催化反应中的应用，总结并解析了如何在原子尺度上精准构筑界面催化剂。文章讨论了当前用于研究和表征催化剂界面的最新技术和策略，重点介绍了如何通过先进的表征方法揭示界面的原子结构、电子特性以及在催化过程中的动态变化。文章最后展望了未来研究方向，指出要通过创新催化剂设计，结合先进表征技术以及人工智能技术，推动高效、可持续工业催化剂的开发。
文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.4c00618
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/3W5y_BXpH92RxDyK_jGXmA
10. Accounts of Chemical Research: PET催化升级回收：从废弃物到化学品和可降解聚合物
全球塑料废弃物危机是由塑料产量的指数级增长所驱动的，迫切需要创新的回收与升级策略。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种广泛使用的聚酯，因其化学稳定性和难以降解性，给环境带来重大挑战。现有的PET回收方法已取得一定进展，但通过将PET升值为高价值产品的策略可能在经济可行性和长期可持续性方面提供更大潜力。北京大学马丁教授、王蒙副研究员团队总结了设计创新催化策略以实现PET与其他废弃物的升级再造，探讨了催化反应的最新进展。
本研究展示了多个PET升值策略，包括与其他塑料（如聚氯乙烯（PVC）和聚甲醛（POM））共同升级回收，利用PVC中的氯化物和POM中生成的甲醛，成功将PET或PET衍生的乙二醇（EG）转化为对苯二甲酸（TPA）和1,2-二氯乙烷（EDC）或1,3-二氧戊环。此外，研究团队开发了一种一锅法催化系统，同时将PET和CO2加氢生成高价值化学品，如乙二醇（EG）、环己烷二甲酸二甲酯（DMCD）和对二甲苯（PX）。还提出了一种无氢气、一锅两步催化过程，利用CO2对PET进行升级回收，生成甲酸（FA）和TPA。进一步地，研究展示了一种直接氢化策略，将PET转化为可降解的聚酯聚（对苯二甲酸乙二醇酯）-聚（1,4-环己烷二羧酸乙烯酯）（PET-PECHD），保持其机械和热性能的同时引入了降解性，提供了可持续的包装材料替代品。研究强调了催化剂设计、反应工程和工艺优化在实现高效、大规模PET升级回收中的关键作用，并提出了未来PET升级回收的路线图。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.5c00493
11. JACS: Pt/La-MoC催化剂实现高效且抗 CO 的电催化甲醇氧化
铂基催化剂上的电催化甲醇氧化反应（MOR）在可再生能源应用中至关重要，但其性能常受CO中毒和活性位点利用效率低的限制。通过微环境调节CO和OH中间体的动力学平衡，成为缓解这些问题的有效策略。北京大学马丁团队提出了一种基于镧掺杂碳化钼（La-MoC）的铂催化剂，利用α-MoC的优异水解离能力提供丰富的OH物种，同时通过La掺杂和Pt负载精确控制表面覆盖，优化了CO和OH中间体的比率，从而加速了CO氧化反应。
该Pt/La-MoC催化剂通过双重微环境调控，实现了CO氧化反应的优化。其质量活性达到8.58 A mgPt-1，是商业Pt/C的3.6倍，且具有优异的稳定性（在0.1 M KOH中120小时保持92%活性，在1 M KOH中30小时保持80%活性），此外CO氧化起始电位低至约0.2 V vs RHE。原位光谱和电化学研究表明，CO和OH中间体的同步循环促进了CO的快速去除和活性位点的再生。这项工作提供了一种基于中间体平衡的理性设计理念，为电催化表面反应动力学提供了新视角。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c11866
12. JACS: 钠促进的Pt/γ-Mo2N催化剂催化乙二醇蒸汽重整高效制氢
乙二醇（EG）来源于生物质和塑料废料，可通过蒸汽重整为氢气提供可持续资源。然而，在温和条件下实现高效的氢气生产，并且保持对CO2的高选择性，仍然是一个挑战。北京大学马丁课题组开发了一种高效PtNa/γ-Mo2N催化剂用于乙二醇蒸汽重整反应（EGSR），并深入理解加速C–C键裂解和水分子活化的机制。
本研究开发的PtNa/γ-Mo2N催化剂能够高效催化乙二醇蒸汽重整反应，显著提高氢气产率（6000 molH2·molPt-1·h-1），在250°C和10 bar的条件下，CO2选择性达到89%，CO选择性仅为1%。通过综合表征，发现Pt与Mo2N界面在乙二醇和水活化中起到了关键作用。钠（Na）通过阻断酸性位点，防止C–O键裂解的副产物形成，同时调节Pt位点，通过加速水煤气变换反应来增强重整过程。进一步优化后，0.2 wt%Pt-1 wt%Na/γ-Mo2N催化剂展现了创纪录的金属比反应活性（14000 molH2·molPt-1·h-1）。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c04401
13. JACS: 通过控制铂簇与沸石酸位点之间的紧密性实现聚烯烃塑料的高效加氢裂化
利用金属-沸石催化剂对聚烯烃进行加氢裂化，为塑料废弃物升级转化为高价值燃料提供了有前景的途径。然而，复杂的解聚机理使得催化剂结构的优化面临挑战。北京大学马丁团队联合吉林大学于吉红、上海交通大学刘晰团队，提出了一种新型催化剂设计策略，通过精确控制Pt和酸性位点的空间布局，优化聚烯烃加氢裂化的效率。
研究团队设计了一种双位点催化体系，通过在H-Beta沸石的外表面和孔道内精确定位Pt簇，实现对Pt 和分子筛酸性位点的空间分布的精确控制，推动了分步反应路径的形成。表面Pt-酸位点启动异构化和初级裂解，生成支链中间体，然后这些中间体进入孔道，内部Pt-酸位点促进二次裂解。该设计使得低密度聚乙烯（LDPE）和聚丙烯（PP）的加氢裂化速率在250℃下分别达到30,000 gLDPE·gPt-1·h-1和92,000 gPP·gPt-1·h-1，比现有Pt基催化剂提高了5倍。此外，在180°C温和条件下，催化剂仍能实现98%的短链烷烃产率和约80%的C5–C12选择性，展现出低温活性和工业化潜力。本研究提出的异构化-裂解机理，阐明了表面和内部活性位点的关键作用。本工作不仅为金属-分子筛双功能催化剂的理性设计提供了新思路，也为深入理解聚烯烃加氢裂解反应机制提供了新的见解，对废弃塑料的规模化、可持续高效利用具有重要的工业意义。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c09153
14. JACS: 通过CO处理Pt/TiO2催化剂实现“真正”选择性加氢
选择性加氢是工业催化中的基础化学转化，但在转化反应活性较低的官能团时，仍面临高选择性难题。现有方法通常依赖优先氢化，需要精确控制反应，以防止底物完全转化，限制了操作灵活性并增加了产物分离的复杂性。北京大学马丁团队联合中科院大连化物所乔波涛、山西大学张锋伟团队，提出了一种通过CO气体热处理使Pt/TiO2催化剂实现对热反应活性较低的−NO2基团的真正选择性加氢，同时保持反应活性较高的-C=C键。。
通过简单的高温CO气体热处制备的双活性位点Pt/TiO2-TCO催化剂，由单原子Pt位点和TiOx&C-包覆的Pt纳米颗粒组成。该催化剂能够特异性地将4-硝基苯乙烯（4-NS）转化为4-乙烯基苯胺（4-VA），而不会氢化剩余的-C=C键，即使反应时间大大延长和反应温度升高也是如此。机理研究表明，TiOx&C包覆的Pt纳米颗粒则通过纳米限域效应选择性地允许−NO2基团渗透进行加氢反应，而单原子Pt位点通过快速可逆的氢插入和脱除使-C=C键保持不变。这项工作为高选择性加氢催化剂的设计提供了新的策略，具有重要的工业应用潜力。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c04699
15. JACS: 完全暴露的铜簇与钌单原子协同作用实现高性能乙炔半氢化
乙炔半加氢是乙烯工业中去除乙炔杂质、确保生产聚合级乙烯的重要工艺。开发高效的乙炔半加氢催化剂，对于实现乙炔选择性转化为乙烯，并最大限度地抑制过度加氢生成不需要的乙烷至关重要。原子分散的Cu催化剂因其成本低、乙烯选择性和稳定性优异而备受关注。然而，Cu固有的氢解离能力较弱导致催化活性较低，并且通常需要较高的反应温度（200°C以上），限制了其在工业应用中的扩大潜力。为了突破这一瓶颈，北京大学马丁团队联合中国科学院金属研究所刘洪阳、重庆大学孙耿团队，提出构建原子级分散的双金属催化剂，通过引入第二金属调控电子结构和表面特性，并利用分离活性位点以减弱竞争吸附效应，从而优化乙炔加氢的选择性和活性。
研究团队设计并制备了一种SiO2负载的原子级分散双金属催化剂，包括Ru单原子和完全暴露的Cu团簇（Ru1Cun/SiO2）。该催化剂在乙炔半加氢反应中表现出优异的性能，在170℃下实现了100%的乙炔转化率和98%的乙烯选择性。高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、X射线吸收光谱(XAS)和X射线光电子能谱(XPS)证实了Ru的原子分散性和Cu簇的结构演变。 H2-D2交换和程序升温脱附 (TPD) 实验表明，Ru 改性显著增强了催化剂的氢解离能力，并优化了乙炔的吸附。密度泛函理论 (DFT) 计算进一步揭示，Ru 单原子和 Cu 纳米簇形成了协同催化界面，显著促进了氢活化，并降低了速率控制步骤的能垒。这项研究为原子分散双金属催化剂的合理设计提供了基础性见解，并为高效、选择性乙炔加氢提供了一种新策略。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c03713
文章详情：https://mp.weixin.qq.com/s/lP-_KiUg6p2yV-UWvO-odg
16. JACS: 废塑料光热催化湿法重整制合成气
塑料废弃物的日益积累对生态系统和健康造成严重威胁，因此迫切需要可持续的解决方案。将塑料垃圾转化为平台化学品，不仅有助于减轻环境污染，还能减少CO2排放。北京大学马丁团队联合河北大学高勇军、上海交通大学王天富团队，提出了通过阳光驱动的光热催化湿法重整将聚烯烃转化为合成气，为后续化学品生产提供平台原料。
研究团队开发了一种镍负载的富氧空位二氧化钛催化剂（Ni/TiO2-x），利用光热催化技术将聚烯烃转化为合成气，CO收率达到43%~71%， H2收率达到51%~145%。研究表明，聚焦光照产生的快速升温速率、增强的温度梯度和电子转移促进了塑料的脱氢和分解，生成气态烃，这些气态烃在催化剂上与水蒸气反应生成H2和CO。催化剂中的镍组分作为活性位点，促进了C-C键的断裂和烃类的脱氢反应。载体中的氧空位则有利于重整过程中水煤气的吸附和活化。此外，通过使用菲涅尔透镜聚焦太阳光，该反应可以在室外太阳光照射下实现。这种方法不仅实现了太阳能和水的综合利用，还实现了废弃塑料高效催化升级为多功能平台原料合成气。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00620
17. Angew: 凸边缘位点在完全暴露铂簇催化剂制氢中的作用
在非均相催化研究中，精确理解活性位点结构一直是一个重要目标，但在纳米团簇催化中，仍然具有很大挑战性。在铂催化的脱氢反应（如液态有机载体（LOHC）的环己烷脱氢反应）中，以往研究揭示了纳米团簇尺寸效应，但活性位点的最佳几何结构仍不明确，有时甚至相互矛盾。北京大学马丁团队联合重庆大学孙耿、华东理工大学戴升团队，探讨了负载于二氧化铈上的完全暴露铂团簇的几何效应和活性位点结构，以及该团簇在环己烷脱氢反应中的表现。
研究团队发现CeO2负载的完全暴露的Pt团簇形成独特的活性位点，并在280 °C催化环己烷脱氢反应中表现出优异的析氢活性，产率高达11.4 mol molPt-1s-1。结合实验和理论，发现完全暴露的铂团簇上以凸边缘位点为主的活性位点在环己烷脱氢反应中表现出优异的性能。这些凸边缘位点不仅能高效活化C-H键，而且能有效防止有害的含碳中间体积累，从而高效且持久的氢气生成活性。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202424816
18. Angew: 贵金属催化剂界面调控阻断单原子失活机制
在负载型贵金属催化剂的设计中，精准识别并最大化高效催化活性位点、减少惰性“旁观者”物种的存在至关重要。同时，抑制反应过程中诱导的结构重构同样关键，因为这种重构可能导致活性位点转变为“旁观者”，从而引发催化剂失活。研究者通常关注抗烧结策略，通过强化金属-载体相互作用来避免因金属颗粒团聚或Ostwald熟化导致的催化剂失活。这种策略对于依赖贵金属表面活性组分的反应尤为重要。而对于依赖金属聚集体活性位点的反应，金属团簇或颗粒的分散及其在反应工况条件下转化为单原子物种也会导致催化剂失活。因此，防止金属物种的再分散对于维持特定反应的高催化活性也至关重要。如何直接通过抗分散策略保持高分散贵金属活性团簇，仍是当前研究中亟待解决的关键问题。北京大学马丁团队联合华东理工大学郭耘、戴升团队，报道了Pt/CeO2催化剂在丙烷完全氧化工况下因Pt纳米团簇转化为单原子“旁观者”导致失活的机制，并提出通过NbOx界面工程调控CeO2锚定位点以阻断Pt单原子化、维持高活性Pt团簇的策略，同时拓展了该策略在其他贵金属催化剂及多反应体系中的普适性。
研究团队提出了一种基于NbOx修饰的界面工程的策略，这种策略中，NbOx对Pt物种状态的调控并不是直接与Pt相互作用，而是通过占据CeO2表面的强结合位点，暴露相对弱的Pt锚定位点，从而避免反应产物水诱导的Pt单原子化过程。保留的金属态Pt纳米团簇展现出显著增强的丙烷C-H键解离能力，使丙烷完全氧化反应速率提升37倍，同时改善其稳定性。该界面工程策略同时具有普适性，不仅可以拓展到促进CO氧化反应，还可拓展至其他贵金属催化剂在NbOx修饰CeO2体系中的设计。本研究不仅阐明了工况条件下抗分散及抑制单原子物种生成的重要性，更创新性地提出了通过界面调控保留金属活性团簇的概念，为负载型贵金属催化剂设计提供了新的理论依据。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202505507
19. Angew: 利用镁单原子和钌纳米团簇的协同作用促进氨硼烷水解制氢
具有高比表面积、可调孔结构的碳材料已被广泛用作催化剂载体。然而，与金属氧化物相比，由于碳材料的惰性表面，实现电子金属支持相互作用（EMSI）仍然具有挑战性。杂原子（例如，B，N，P）掺杂已被确定为破坏碳材料中均匀电子分布的体面策略，可以形成“离子”表面。然而，需要进一步刺激掺杂的碳表面，以增强与金属催化剂的界面相互作用，并充分利用其催化潜力。北京大学马丁团队联合青岛大学李星运、王宁以及江西科技师范大学万齐欣团队，构建了崭新的B/N掺杂碳纳米管配位的类酶镁单原子催化体系，作为高性能载体负载Ru纳米团簇（Ru/Mg-BNC）。
研究发现Mg单原子的双重功能，其中位于Ru团簇正下方的Mg单原子可以诱导界面电子极化，调控Ru的电子结构。而Ru团簇周边的Mg单原子可以利用其嗜氧性参与到H2O分子吸附活化中。通过实验表征、反应动力学研究和密度泛函理论计算验证了Ru/Mg-BNC具有出色的H2O分子活化能力。Ru团簇及Mg单原子协同加速氨硼烷水解反应中缓慢的H2O解离过程，从而表现出优异的氨硼烷催化产氢性能。同时，该催化剂还具有优异的稳定性，展现了在实际应用中的巨大潜力。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202424316
20, Nature Communications: 贵金属/α-MoC催化剂上抗CO加氢反应
氢气在能源和化学工业领域发挥重要作用，不仅能减少二氧化碳排放，还能建立更清洁、更可持续的工业体系。目前，大量含有CO、CH4、CO2或其它杂质的粗H2由化石燃料重整产生，或者作为化学工业的副产品产生。然而，H2的下游应用，如燃料电池和加氢过程，通常对H2纯度有严格的要求，特别是在一氧化碳浓度方面，因为一氧化碳杂质会严重毒害所用的贵金属催化剂。采用液态有机氢载体(LOHCs)的“粗H2加氢-脱氢制纯H2”策略可以降低成本，缩短氢气提纯和利用的流程。关键挑战是消除由粗H2中的CO杂质引起的催化剂中毒。北京大学马丁团队联合浙江工业大学林丽利、内蒙古大学高瑞团队，开发了一种Pd/α-MoC催化剂，能够在粗氢（CO浓度超过5%）条件下，高效催化含氮液态有机氢载体（N-LOHCs）的加氢反应，并且活性比传统的Pd催化剂高1-2个数量级。
Pd/α-MoC催化剂能够耐受浓度高达30 vol%的CO粗氢气，并催化喹啉、2-(6)-(二)甲基吡啶等N-杂环化合物的抗CO加氢反应，从而实现粗氢气在150 °C以下储存于Hx-LOHCs中。研究论证了Pd/α-MoC的抗CO氢化机理。一方面，由α-MoC载体调节的高分散Pd能够在反应条件下在CO存在下活化H2。另一方面，H2O溶剂通过水煤气变换反应除去吸附在Pd上的CO，大大提高了加氢性能。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59321-0
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