本期精选最近一周催化领域的前沿文章，共28篇，供大家学习交流！
1. Nat. Nanotechnol.：单原子铑/氮掺杂碳电催化氧化甲酸
为了满足潜在应用需求，探索具有高活性和抗CO的新甲酸氧化催化剂非常重要。在这里，作者成功地在N掺杂碳（SA-Rh / CN）上合成了单原子Rh，并发现SA-Rh/CN对甲酸氧化表现出良好的电催化性能。尽管Rh/C的活性较低，但与现有的Pd/C和Pt/C相比，其活性分别提高了28和67倍。且具有良好的抗烧结性，从而具有出色的催化稳定性。（doi：10.1038/s41565-020-0665-x）
2. Angew. Chem. Int. Ed.：电子效应增强邻近的Zn/Co单体电还原CO2
揭示单体之间相邻效应的详细机制具有重要意义。因为它们不仅可以影响中间体成键，而且可以改变反应途径。本文介绍了相邻的Zn / Co单体之间的电子效应，有效地促进了CO2电还原为CO。原位衰减全反射红外光谱（ATR-IR）和密度泛函理论（DFT）计算进一步表明，Zn/Co之间的电子效应增强了*COOH中间体在Zn位点上的键合，从而促进了CO的产生。这项工作可以作为一种有前景的方式来揭示相邻单体的作用机制并调控催化作用。（doi：10.1002/anie.201916218）
3. Angew. Chem. Int. Ed.：MOF衍生碳纳米棒封装的氧化铋快速选择性地将CO2电还原为甲酸
二氧化碳（CO2）的转化有望降低CO2浓度并同时产生有价值产品。这项工作报告了碳纳米棒封装的氧化铋的制备，以及有效地将CO2转化为甲酸。这项工作为甲酸生产提供了有效的铋基MOF衍生物，并为推广实用的CO2转化技术提供了见解。（doi：10.1002/anie.202000657）
4. Angew. Chem. Int. Ed.：MoS2限域的Rh原子间距离协同促进高效析氢
作者报道了MoS2约束的单原子铑之间的距离协同作用，在邻近铑的平面S位点实现了超高HER活性。这项研究提供了一种新的策略，可通过调节受限单原子之间的距离来调节MoS2表面的活性。（doi：10.1002/anie.202003484）
5. J. Am. Chem. Soc.：通过NMR揭示沸石催化剂中第二个骨架Al（IV）位点的结构和催化特性
通过最近开发的串联混合（SCH）磁体技术，在35.2 T场强下明显地分辨出HZSM-5沸石中第二个四面体Al原子及其羟基质子产生的新位点。本文的结果传达了迄今为止关于活性沸石催化剂结构的最高磁场强度数据，并首次在干燥的HZSM-5催化剂上检测到Al和H的缔合。（doi：10.1021/jacs.0c00590#）
6. Angew. Chem. Int. Ed.：氮、磷掺杂的碳气凝胶促进二氧化碳电还原
本文报道了第一个使用N, P共掺杂碳气凝胶（NPCA）来促进CO2还原至CO的工作。通过控制实验和理论计算发现，吡啶N对CO2还原成CO有很强的活性，而P与N的共掺杂明显阻碍了其析氢反应（HER），因此电流密度和FE都很高。（doi：10.1002/anie.202004226）
7. Angew. Chem. Int. Ed.：光氧化还原催化合成有机硼的新自由基硼化途径
本文报道了一种完全不同的自由基生成方法，以及光氧化还原催化下NHC-硼基自由基的反应途径。 机制研究证实了通过单电子转移途径氧化形成NHC-硼基自由基。这些光氧化还原催化的运作模式为合成密集功能化的有机硼开辟了新的途径。（doi/10.1002/anie.201915619）
8. J. Am. Chem. Soc.：应变钌纳米团簇上由硝酸盐高效电合成氨
本文报道了应变钌纳米团簇催化的室温硝酸盐电还原生成氨，其速率（5.56 mol gcat-1 h-1）高于Haber-Bosch工艺。这种性能的主要贡献者是氢自由基，它是由拉伸晶格应变使水分裂时，通过抑制氢-氢二聚作用而产生的。自由基通过在较低的动力学势垒上加氢限速步骤的中间产物来加速硝酸盐到氨的转化。这些发现强调了硝酸盐电还原在真实的低温氨合成中的潜力。（doi/10.1021/jacs.0c00418）
9. J. Am. Chem. Soc.：源于含硼金属-有机框架的氮化硼纳米片球形超结构
本文从金属-有机框架（MOF）粒子出发，通过简单的溶剂热转化过程，合成了由金属-有机框架纳米片（SS-MOFNSs）组成的球形超结构。利用这种独特的超结构，合成的SS-BNNSs对丙烷选择性氧化脱氢制丙烯和乙烯具有良好的催化活性。这项工作的结果为制备由二维纳米片组成的三维球形超结构提供了一种新的合成策略，可用于催化、储能以及其他相关领域的高性能应用。（doi/10.1021/jacs.0c01023）
10. Nat. Commun.：协同紫外光和可见光光活化强化铜/氧化锌/氧化铝上的低温甲醇合成
本文报道了一种结合的氧化锌带隙激发和铜等离子体激发，可以协同促进铜/氧化锌/氧化铝（CZA）催化剂铜-氧化锌界面的甲醇生产。这些观察结果为研究CZA催化剂在光热双重活化条件下的主要基本过程提供了有价值的见解。（doi：10.1038/s41467-020-15445-z）
11. Joule：紧密结合的纳米线-细菌混合体用于高效太阳能驱动二氧化碳固定
通过对界面的研究，我们可以优化硅纳米线/Sporomusa ovata系统的CO2还原速率。调节电解质的pH值并增加其缓冲能力形成了一个紧密填充的纳米线-细菌阴极。当与光伏设备相结合时，我们的系统的太阳能至乙酸生产效率为∼3.6%，持续7天。（doi：10.1016/j.joule.2020.03.001）
12. Nat. Energy.：CO2脉冲电还原过程中原位生成的形态基序和Cu(I)物种在C2+产物选择性中的作用
本文报道了通过脉冲CO2电解调节铜催化剂的形貌和氧化态，从而提高了对乙醇的转化效率。研究人员通过分析循环伏安曲线和非原位原子力显微镜数据来监测催化剂形态的演变，而表面的化学状态则通过准原位X射线光电子能谱进行了检查。结果表明缺陷和Cu(I)物种的持续再生协同地促进了C-C耦合路径。（doi：10.1038/s41560-020-0594-9）
13. Angew. Chem. Int. Ed.：缺氢镍钴双氢氧化物用于光催化整体水分解
本文证明了非化学计量的镍钴双氢氧化物可以在阳光照射下自行实现整体水分解，从而避免使用贵金属助催化剂。 在AM 1.5G阳光照射下，光催化剂的H2析出速率为1.7 μmol h-1，在380 nm下的表观量子产率（AQE）为1.38％。（doi/10.1002/anie.202002650）
14. Angew. Chem. Int. Ed.：应变调控的镍纳米粒子催化高效氢氧化反应
本文报道了一种镍催化剂，它在HOR中对于不含PGM的催化剂表现出最高的质量活性，并且在析氢反应（HER）中具有出色的活性。通过在混合N2/H2气氛下热解含Ni的金属有机骨架前驱体，优化了Ni-H2‐2％催化剂，得到了具有不同应变水平的碳负载Ni纳米颗粒。Ni-H2‐2％催化剂具有最佳的应变水平，这导致最佳的氢结合能和大量的活性位。（doi/10.1002/anie.201916314）
15. J. Am. Chem. Soc.：铈基金属有机层通过双重光激发催化析氢反应
本文报道了第一个铈基金属有机层（MOL），Ce6-BTB的合成，其中包括Ce6二级结构单元（SBU）和1,3,5-苯三苯甲酸酯（BTB）连接体，及其对光催化析氢反应（HER）的功能化。光物理和电化学研究揭示了一种新颖的双重光激发途径，通过该途径，MOL中受激发的光敏剂被还原淬灭，然后将电子转移到Ce6 SBU上以生成CeIII中心，这些中心进一步被光激发为HER的CeIII*物种。（doi/10.1021/jacs.0c00679）
16. Sci. Adv.：受水解酶启发的多功能表面活性剂催化剂
本文基于此报道了一种受生物启发的表面活性剂催化剂，该催化剂结合了水解酶常见的多种化学功能。研究人员通过将表面活性剂官能团赋予胍盐头基来重建氧阴离子孔道的氢键供体阵列。这些两亲物在溶液中的自组装驱使功能性头基在疏水性纳米环境周围紧密接近，从而提供了具有媲美β-胰凝乳蛋白酶的水解速率的模型酯。（DOI: 10.1126/sciadv.aaz0404）
17. Angew. Chem. Int. Ed.: 具有层间催化热纳米空间的等离子体双层壳纳米催化体用于光诱导反应
本文介绍了“纳米催化体”，具有金属双层中空壳-壳结构的生物反应器双层囊泡设计的纳米反应器，在数纳米层间空间内具有许多可控的受限空腔，可由不同贵金属制备。本研究为下一代纳米反应器奠定了基础，纳米反应器制造尺度为几纳米，可最大限度地发挥其功能性，并可定制用于高效利用绿色太阳能进行多种化学转化。（doi/10.1002/anie.202001531）
18. Angew. Chem. Int. Ed.：由自由基加成极性Truce－Smiles重排使乙烯基脲光催化双官能化
本文报道了通过自由基-极性交叉机制光催化乙烯基脲的串联烷基芳基化和膦酰基芳基化。光致氧化还原生成的自由基加成到烯烃上形成一个新的C-C或C-P键，并产生一个与尿素官能团相邻的产物自由基。光催化循环的还原性最终产生一种阴离子，该阴离子经过极性Truce-Smiles重排，形成C-C键。（doi/10.1002/anie.202003632）
19. Angew. Chem. Int. Ed.：光电催化杂芳烃的C－H官能团脱羧
本研究报告了一种光电催化法，该方法将有机化学与光催化相结合，通过脱氢实现杂芳族化合物的高效直接脱羧CH烷基化和氨基甲酰化。这种光电催化方法结合了光催化在促进脱羧方面的高效率和选择性，以及有效的电化学质子还原，使多种杂芳族碱与各种羧酸和草酰胺酸有效偶联。该方法可扩展到十克的量级，并适用于药物分子的后期功能化。（doi/10.1002/anie.202002900）
20. Angew. Chem. Int. Ed.: 双阳离子-π驱动法实现2D超分子聚合物成为有效的催化剂载体
本文提出了一种“双阳离子-π驱动”的策略来解决这个问题，并制备了具有长程有序分子空心六边形的2D自组装体。双阳离子-π相互作用使2D自组装稳定。二维自组装是消除金属纳米粒子团聚的有效载体。本研究证明，这种2D组装/钯纳米颗粒杂化物具有可回收性，对于模型反应有优异的催化活性。（doi/10.1002/anie.202000255）
21. Nature：吖啶自由基光还原剂的发现与表征
作者记录了中性吖啶自由基的发现、表征和反应活性，其最大激发态氧化电位为-3.36伏（与饱和甘汞电极相比），它同样还原为元素锂，使这种自由基成为最有效的化学还原剂之一。光谱、计算和化学研究表明，扭曲的分子内电荷转移物种的形成使高能量双激发态的增强成为可能，从而导致所观察到的有效光还原行为。作者证明，这种催化生成的PET催化剂促进了一些通常需要碱金属还原剂的化学反应，并可用于其他需要溶解金属还原剂的有机转化。https://www.nature.com/articles/s41586-020-2131-1
22. Nat. Chem.：钯催化环化全合成萜烯
作者报道一种策略，通过颠倒自然界的两相生物合成路线的顺序来简化萜类化合物的合成。作者首先将简单的分子结合成一个多官能化的线性聚烯，目标位置有全部所需的碳和氧。然后，该化合物在所有官能团的存在下进行多烯环（polyenyne）异构化，得到多氧化（polyoxidized）的萜烯。关键反应是钯催化的多烯环异构化反应，它不仅需要容忍所有的氧官能团的存在，而且还能被它们所促进。https://www.nature.com/articles/s41557-020-0439-y
23. Angew. Chem. Int. Ed.：质子耦合电子转移催化未活化烯烃的加氢醚化
作者报道了一种催化、光驱动的方案，用于未活化烯醇（alkenols）的分子内加氢醚化，以提供环醚产品。这些反应在可见光照射下进行，并且需要Ir（III）基的光催化剂、Bronsted碱催化剂和氢原子转移助催化剂。活性烷氧基被认为是关键的中间体，通过质子耦合电子转移机制，通过醇O-H键的直接均相激活产生。该方法具有广泛的底物适用性和较高的官能团耐受性，可适应多种烯烃取代模式。结果表明，该催化体系也可用于碳醚化反应。doi/10.1002/anie.202003959
24. Angew. Chem. Int. Ed.：γ射线照射促进介孔沸石的结晶
本文首次将γ射线（γ‐rays）照射引入沸石合成中。结果表明，NaA、NaY、Silicalite-1和ZSM-5分子筛的结晶过程大大加快。可靠的实验证据和密度泛函理论（DFT）计算表明，γ射线产生的羟基自由基（OH*）大大加速了NaA沸石的结晶。除NaA外，还成功地在γ射线辐照下合成了具有MFI结构的介孔ZSM-5分子筛，该分子筛对甲醇转化反应具有良好的催化性能，这表明该合成策略在各种分子筛上具有普遍性。doi/10.1002/anie.202002886
25. J. Am. Chem. Soc.：可见光光催化碳负离子自由基接力羰基的极性反转双官能化反应
光催化与Wolff-Kishner（WK）反应相结合，可以通过自由基碳负离子接力序列（relay sequence）（photo-Wolff-Kishner反应）实现羰基的双官能化。80多个底物实例证明了该反应序列的广泛适用性。自由基抑制、氘标记、荧光猝灭、循环伏安和控制实验等一系列研究支持了本文提出的自由基碳负离子接力机理。doi/10.1021/jacs.0c00629
26. J. Am. Chem. Soc.：（多）卤代杂环芳烃的位置选择性硫化反应
本文报道了一种简单的、通用的、与各种药物有关的、富含电子的杂环芳烃与硫醇发生位置选择性硫化反应的方法。这种温和可靠的光催化方法使C-S耦合发生在（多）卤化底物的最富电子的位置上，补充了现有的方法。实验和计算研究表明，自由基链机制的关键步骤是通过亲电硫基自由基实现杂环芳基卤化物的均裂芳香取代，这突出了一个正在发展的反应模式。doi/10.1021/jacs.0c01630
27. J. Am. Chem. Soc.：室温下铜催化邻碳硼烷的电化学选择性B-H氧化
首次实现了铜催化的邻碳硼烷电化学选择性笼B-H氧化反应。在室温、恒电流为4.0 mA下，铜催化的碳酰胺（ carboranyl amides）与苯酚锂（lithium phenolates）的交叉偶联反应，通过B-H直接活化生成 B(4,5)-diphenolated o-carboranes，而叔丁醇锂的使用提供了B（4）-单氧化合物（B(4)-monooxygenated products）。这种反应不需要任何额外的化学氧化剂，生成氢气和锂盐作为副产品。对照实验表明，反应过程中可能有高价Cu（III）参与反应。doi/10.1021/jacs.0c02490
28. J. Am. Chem. Soc.：温和条件下三氟氯乙烯与乙烯基醚的光催化可逆失活交替共聚：一种方便获得主链含氟共聚物的方法
与以往在高温、高压金属容器中进行的气态氟乙烯聚合相比，作者报道了一种在室温、温和压力和LED光源照射下实现光催化三氟氯乙烯（CTFE）和乙烯基醚（VEs）发生可逆失活自由基交替共聚反应的方法。该方法能够合成具有低 Đ和高链端精准度（chain-end fidelity）的各种含氟交替共聚物，允许在“开”和“关”状态之间反复切换共聚，可以合成含氟嵌段交替共聚物以及实现后修饰。doi/10.1021/jacs.0c01016
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