一、南科大实现分子催化剂通过多米诺途径实现二氧化碳至甲醇的电还原转化
近日，南方科技大学材料科学与工程系梁永晔课题组与耶鲁大学化学系王海梁课题组合作在电催化还原二氧化碳（CO2）的研究方面取得重要进展，研究成果以“分子催化剂通过多米诺途径实现二氧化碳至甲醇的电还原转化”（“Domino electroreduction of CO2 to methanol on a molecular catalyst”）为题在《自然》杂志（Nature）发表。
团队发现CoPc/CNT复合催化剂在更大的过电位下可以实现CO2还原获得甲醇的六电子还原反应。在中性电解液中和-0.94 V（相较于标准氢电极）的电位下，可以实现>40%的甲醇转化法拉第效率（电极传输一定数量的电荷所能得到的实际生成物与理论生成物的百分比）以及>10 mA/cm2的甲醇分电流密度，相比此前的研究中普遍只能达到低于1%的转化效率以及低于1 mA/cm2的电流密度达到了质的提升。
（a）CoPc和CoPc-NH2的分子结构；（b）CoPc/CNT在-0.94V下反应12个小时的甲醇选择性变化；（c）CoPc-NH2/CNT在-1.00V下反应12个小时的产物选择性变化
由于CoPc分子在大过电位下被破环性的还原而失去反应活性，CoPc/CNT在CO2到甲醇的催化反应中存在不稳定的问题，反应5个小时以后甲醇的转化效率会降到1%以下。基于分子催化剂结构可调控的特点，团队通过在酞菁环β位引入4个给电子的氨基（NH2）基团解决了这个稳定性问题。得到的CoPc-NH2/CNT催化剂具有比CoPc/CNT更低的还原电位，在催化过程中结构稳定。经过12小时的反应，甲醇的转化效率仍维持在28%，与初始的32%相当。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1760-8
二、又一篇Nature：二氧化碳转化为乙烯的分子调控
加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授、美国加州理工学院Theodor Agapie教授和Jonas C. Peters教授团队（共同通讯作者）带领下，与和加州大学戴维斯分校合作，提出了一种分子调控策略，即利用有机分子使电催化剂表面功能化，从而稳定中间产物，以增强CO2RR转化为乙烯。
研究团队发现粘附分子提高了顶部结合的CO中间体的稳定性，从而有利于进一步还原乙烯。在中性介质的液流电池中，当局部电流密度为230 mA cm-2时，CO2RR转化为乙烯的法拉第效率为72%。在膜电极组件的系统中，乙烯电合成稳定了190小时，该系统的全电池能效为20％。这些发现表明分子策略如何通过局部分子调控稳定中间体，从而补充多相催化剂。相关成果以题为“Molecular tuning of CO2-to-ethylene conversion”发表在了Nature上。
文献链接：Molecular tuning of CO2-to-ethylene conversion（Nature，2019，DOI:10.1038/s41586-019-1782-2）
三、JACS封面：“口袋型”单原子活性中心提升巴豆醛C=O键的选择性活化”
不饱和烯醇作为一类重要的化合物，在香料，食品添加剂，医药，农药等精细化学品合成领域有着重要的应用。这类化合物的天然来源非常有限，通常是由含有羰基（C=O）以及碳碳双键（C=C）等还原性官能团的 α, β-不饱和醛通过 C=O 键的选择性加氢制备得到。如何设计开发出合适的催化剂实现有效调节 C=O 以及 C=C 键的吸附活化形式、消除其热力学限制、提高不饱和烯醇产物的选择性，具有重大的科学基础研究以及工业应用的意义。
DFT calculation of the reaction cycle of selective crotonaldehyde hydrogenation over single Rh1 atom that is anchored at the Mo edge vacancy （VMo） site of the MoS2 to form a HO-Mo-Rh1-Mo-OH pocket-like active site. Mo, Rh, O, H, C, and S are shown in cyan, light gray, red, light pink, brown and yellow, respectively.
研究人员设计和制备了单原子类酶催化剂：Rh1/MoS2 SAC 具有口袋型的单原子活性位点，能够将巴豆醛 100 % 选择性转化为巴豆醇。
实验结果和 DFT 计算均表明，袋状构型由 HO-Mo-Rh1-Mo-OH 作为活性位点组成，口袋的几何尺寸，构型以及电子结构会显着影响反应选择性，表现出于酶催化剂的口袋位点类似的催化功能。
尽管进一步优化袋状活性位点和反应条件可以进一步显着提高反应活性，但通过利用单金属原子和 2D 的独特性质构建袋状活性位点的策略这项工作中报道的纳米结构有望为开发用于各种液相和气相选择性加氢/氧化反应的高选择性催化剂开辟新途径。
四、中科院发现氧化钛负载单原子铬催化剂——高效协同催化甲烷直接氧化
近日，中国科学院化学研究所的曹昌燕副研究员和宋卫国研究员发现，以过氧化氢为氧化剂，在较温和反应条件下商业的氧化铬即可一步催化甲烷活化。在此基础上，为了进一步提高铬原子利用效率和催化反应活性，通过常规浸渍法将铬负载于不同载体上，结果发现负载在商业二氧化钛纳米颗粒上的铬催化剂以单原子形式存在，且表现出最佳的催化性能。
结果证明结合XPS、Raman光谱、XPS、H2-TPR、电子顺磁共振以及催化反应动力学结果，表明该催化剂的活性中心为单分散的六价铬物种、氧化钛与铬单原子物种间存在协同催化作用，且甲烷在该催化剂上遵从自由基反应路线。该研究工作为进一步发展高效的甲烷直接活化催化剂提供了借鉴。
五、多功能仿生纳米催化剂的化学动力学肿瘤治疗
近年来，基于Fenton反应的化学动力学疗法（CDT）作为一种新兴的纳米催化疗法已引起越来越多的关注，因为它利用癌细胞中过量产生的内源性化学物质（例如H2O2）产生活性氧（ROS）来杀死癌细胞。
近日，苏州大学李桢教授使用仿生CS‐GOD@CM的有效CDT治疗乳腺癌的方法纳米催化剂经过合理设计，可通过改善肿瘤内的H2O2浓度并以最大浓度应用近红外第二窗口（NIR-II）光照射来显著促进Fenton反应，该NIR-II光照射可通过光声成像进行监控。
六、用于非锂电池的氧电极催化剂的进展与未来
近日，澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授团队和伍伦贡大学梁骥博士系统总结了当前用于非锂-氧电池的正极催化剂的研究进展，相关论文在线发表在Advanced Energy Materials （DOI: 10.1002/aenm.201901997）上。
作者针对性的分析了当面这些非锂-氧电池的催化剂研究面临的挑战，指明了未来可能的发展方向，比如无金属催化剂的研究，互补性杂化催化剂的探索，放电产物的优化以及电催化反应机理指导的催化剂选择。系统总结了目前用于这些非锂-氧电池的正极催化剂的制备工艺与性能。