温馨提示：本推文包含30篇文献，预计阅读时间约30 min，大家挑感兴趣的关注。 1. Nat.Catal.：综述：利用二氧化碳生产燃料和化学品的第三代生物精炼厂
对石油枯竭和由温室气体排放引起的全球气候变化的担忧，激发了人们对化石燃料可再生替代品的兴趣。第三代（3G）生物精炼厂旨在利用微生物细胞将可再生能源和大气中的CO2转化为燃料和化学物质。但是，要建立与石油行业有竞争性的过程，重要的是要弄清、评估、确定最有希望的二氧化碳固定途径，最合适的二氧化碳利用模型和必要的生产率水平。在这里，作者讨论了3G生物精炼厂的最新进展。接着概述了主要来自烟道气和废气气化的二氧化碳原料的应用。然后，回顾了二氧化碳固定和能量捕获中的重大机遇和障碍。最后，总结了已报导的基于CO2的产品和行业，并描述了3G生物精炼厂未来发展的趋势和主要挑战。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-019-0421-5
2. Nat.Energy：析氧反应中氢氧化物活性位点的动态稳定性
电极材料在析氧反应中较差的活性和稳定性是水分解反应制H2的主要瓶颈。在这里，通过研究导电M1OxHy、Fe-M1OxHy和Fe-M1M2OxHy氢氧化物（M1=Ni、Co、Fe；M2=Mn、Co、Cu）在析氧反应中的活性和稳定性趋势，表明在MOxHy上平衡Fe溶解和再沉积的速率可以建立动态稳定的Fe活性位点。与调节电解质中的Fe含量一起，Fe与MOxHy主体之间的强相互作用是控制固/液界面处平均Fe活性位点数的关键。因此，动态稳定的活动位点的引入扩展了用于创建活性和稳定性界面的设计规则。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-020-0576-y
3. Angew.Chem. Int. Ed.：一氧化氮直接电化学合成氨
由于NO对环境的破坏，必须将其从废气中去除。同时，由N2电化学合成氨（EAS）的反应速率和法拉第效率（FE）较低。在本文中，作者提出了一种通过从废NO电催化合成氨的替代途径。密度泛函理论计算表明，电化学还原NO（NORR）比还原N2（NRR）更具活性。筛选出Cu是NORR制NH3活性最高的金属催化剂。而且，动力学计算表明，相对于H2、N2O和N2，NH3是最优先的产物。使用铜泡沫电极在0.9 V的RHE下，EAS达到了517.1 µmol·cm-2·h-1，FE达到了93.5％。在运行100小时后表现出稳定的电催化性能。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002337
4. Angew.Chem. Int. Ed.：分子筛催化剂SSZ-70中稳定的硅醇三元体
三个硅醇位于煅烧的SSZ-70分子筛的内孔表面上。利用相关NMR实验对这些硅醇三单元进行严格地鉴定。表明它们与合成材料中的结构导向剂（SDA，N，N'-二异丁基咪唑鎓阳离子）十分接近，其中缺陷带负电（硅醇二单元加一个带电荷的SiO-）。可以推断，环应变可防止煅烧和除去SDA时硅醇基团的缩合，从而避免了形成在能量上不利的三环。吡啶吸附的红外光谱研究表明，硅醇三元体的酸度提高，其在催化中具有重要意义。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001364
5. Angew. Chem. Int. Ed.：综述：铜基催化剂电化学还原CO2的稳定性和降解机理
迄今为止，铜是唯一可以将CO2电化学还原为高价值和高能量产品（如烃和醇）的单金属催化剂。近年来，人们一直致力于了解其纳米级结构如何影响电化学CO2还原反应（CO2RR）的活性和选择性。此外，已经进行了许多尝试来改善这两个特性。然而，为了向应用系统发展，在电解过程中催化剂的稳定性是非常重要的。但是，在CO2RR文献中，对此方面的研究和讨论仍然较少。在本综述中，总结了在关于铜基催化剂稳定性方面的最新进展，以及极少提及的降解机理。最后，给出了对该主题的看法。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000617
6. ACS Energy Lett.：表面粗糙度对铜电化学还原CO2的影响
作者在此报告了表面粗糙化对铜还原CO2反应（CO2RR）作用的实验和理论研究。在Ar、O2或N2中通过等离子体预处理使铜表面粗糙化，对比研究了它与化学抛光的铜的活性和产物选择性。发现，来自不同等离子体预处理的铜的CO2RR活性的差异可归因于电化学活性表面积的变化。观察到在产物电流密度、HER与CO2RR的电流密度之比以及C2+与C1产物形成的电流密度之比的差异取决于等离子体处理的持续时间，并且几乎与等离子体组成无关。对预测的铜表面的分析表明，相对于电抛光表面，粗糙化的表面表现出较高比例的未配位铜位。这些位点相对于配位的位点优先结合CO。粗糙的表面还包含类似于Cu（100）表面的正方形位置点，它吸附OC-COH（C2+产品的前躯体）。这些发现有助于解释随着表面粗糙度的增加，相对于一氧化碳，含氧化合物和碳氢化合物的形成增加，以及含氧化合物与碳氢化合物的比率增加。此研究还表明，粗糙铜表面上活性位的分布在很大程度上与粗糙方法无关。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00482
7. Nat. Catal.：大分子支架和封闭环境中的生物催化级联反应
生物催化级联引导复杂、高效和选择性的细胞内转化。这些独特的特征源于生物催化剂在限域的细胞环境中的空间组合，这种环境允许反应中间体在细胞间定向输送。在此，本文致力于开发合成细胞类似物和超分子集成体，作为操作生物催化级联的纳米/微环境。多酶系统集成在充当细胞状容器的金属有机框架、聚合体、脂质稳定的微滴和水凝胶微粒子中。此外，多酶系统空间定位于一维DNA线、二维DNA条带或折纸瓦、三维DNA折纸束或笼，特定的蛋白-蛋白相互作用或肽-蛋白复合物为工程酶组装提供了多种多样的支架。在这些支架上或在有限的纳米/微环境中操作的生物催化级联反应与类似的生物组分扩散混合物相比，显示出了大幅度提高的反应产率。介绍了生物催化活性增强的机制途径，以及开发和应用生物催化级联的未来挑战。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0433-1
8. Nat. Catal.：光合半导体生物杂化用于太阳能生物催化
光合半导体生物杂化融合了生物全细胞催化剂和半导体纳米材料的最佳特性。机械包裹在其天然细胞环境中的酶提供了良好的产物选择性和低底物激活障碍，而半导体纳米材料则稳定有效地获取光能。在这篇综述中，阐述了光合半导体生物杂化的发展和进展，重点是二氧化碳向增值化学品的转化。首先考虑这一新兴领域应对全球能源挑战的潜力，并将其与其他方法进行比较。接着讨论了光电有机体和光活性电极在太阳化学转换中的有利耦合。详细介绍了光敏微生物在单细胞生物体内直接获取光的动态研究，同时描述了在理解电荷转移机制和细胞保护方面的互补发展。最后，关注光合半导体生物杂交技术的发展趋势和需要的改进，以应对未来的挑战，并促进其在太阳能化学品生产中的广泛应用。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0428-y
9. J. Am. Chem. Soc.：通过中间体限域保护铜氧化态用于选择性CO2电还原制备C2+燃料
选择性和有效的催化将CO2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。使CO2深度还原至含氧化合物和碳氢化合物（如C2+化合物）的一个障碍是很难有效地将碳-碳键连接起来。在+1氧化态的铜被认为是催化C2+的形成的活性物质，而在阴极电位下它容易被还原为Cu0。在此，本文报告了具有纳米空腔的催化剂可以限域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+。在多空心氧化亚铜催化剂上的实验测试结果显示，C2+的法拉第效率为75.2±2.7%，而C2+部分电流密度为267±13 mA cm-2, C2+ 与C1的比值为∼7.2。原位拉曼光谱结合x射线吸收研究证实，在CO2还原过程中，设计的催化剂中的Cu+物种被很好地保留，这导致了在很大的转化率下显著的C2+选择性。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01699
10. Angew. Chem. Int. Ed.：冷冻-融化-促进清洁和多级结构的贵金属凝胶的制备，用于电催化和光电催化
贵金属气凝胶（NMAs）作为一类新型的多孔材料，因其具有自支撑结构、高表面积和众多的光学/催化活性位点等综合特征而受到广泛关注，使其在不同领域的表现令人印象深刻。然而，制备方法往往程序繁琐，准备时间漫长，各种杂质不可避免，且多尺度结构不受控制，阻碍了基础和应用性研究。在此，通过利用贵金属团聚体的长期反应活性、冷冻促进的盐析行为和冰模板，开发了一种冻融法，能够在一天之内直接从无额外添加剂的稀溶液中制备出各种多级结构的贵金属凝胶。从清洁度、多尺度结构以及所得到的气凝胶的复合催化/光学性能来看，NMAs固有的卓越电催化和光电催化性能超过了商业贵金属催化剂。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916484
11. Angew. Chem. Int. Ed.：*土稀**铒单原子增强光催化CO2还原反应
太阳能驱动的光催化CO2还原（CO2RR）至化学燃料是一种很有前途的方法，可以丰富能源供应并减少CO2排放。然而，在纯水体系中，由于缺乏有效的催化剂，催化效率低，选择性差，阻碍了光催化CO2RR的发展。在此，本文报道了一种新型的原子约束与配位（ACC）策略，以实现在氮化碳纳米管（Er1/CN-NT）上以可调的单原子分散密度合成*土稀**铒（Er）单原子。Er1/CN-NT是一种高效、鲁棒的光催化剂，在纯水系统中表现出优异的CO2RR性能。实验结果和密度泛函理论计算表明， Er单原子在促进光催化CO2RR性能方面起着关键作用。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003623
12. Adv. Mater.：MoO2-FeP异质结界面工程用于高效析氢与生物质电氧化
同时高效生产氢气和将生物质转化为有附加值的产品是有意义且具有挑战性的。在此，本文提出了一种碳包覆的MoO2-FeP异质结（MoO2-FeP@C）组成的多孔纳米棒，作为析氢反应（HER）和生物质电氧化反应（BEOR）的强大双功能电催化剂。X射线光电子能谱分析和理论计算证实了界面处电子从MoO2向FeP的转移，FeP上的电子积累有利于优化HER中H2O和H*的吸收能量，而MoO2上的空穴积累则有利于提高BEOR活性。由于其界面电子结构，MoO2-FeP@C表现出极好的HER活性，在10 mA cm−2时其过电位为103 mV，Tafel斜率为48 mV dec−1。同时，选择5-羟甲基糠醛作为BEOR的生物质，转化率接近100%，催化得到2,5-呋喃甲酸（FDCA），选择性为98.6%。采用MoO2-FeP@C作为阴极H2和阳极FDCA生产的电解装置，在10 mA cm−2时仅需要1.486 V的低电压，并可由太阳能电池供电（输出电压为1.45 V）。此外，其他BEORs配合MoO2-FeP@C催化的HER也具有优异的催化性能，说明它们具有良好的通用性。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000455
13. Angew. Chem. Int. Ed.：利用颗粒光催化剂实现大规模太阳能制氢的氢气农场策略
利用颗粒光催化剂分解水实现太阳能制氢技术的规模化生产，在可再生能源利用方面有着巨大的潜力。然而，由于水的氧化动力学缓慢、逆反应剧烈H2/O2气体分离等原因，光催化水的整体裂解仍然具有挑战性。本研究模仿自然光合作用，展示了一种切实可行的方法，称为“氢农场项目”（HFP），该方法由Fe3+/Fe2+穿梭离子回路集成的太阳能收集和制氢子系统组成。研究发现，精确可调的{110}/{010}面结构的BiVO4晶体是实现HFP的理想光催化剂，其光催化水氧化和完全正反应的量子效率高达71%，几乎没有逆反应。总的太阳能-化学效率超过1.9%，太阳能-氢效率超过1.8%。同时提出了一种可扩展的HFP太阳能电池板。本研究为利用颗粒光催化剂进行大规模太阳能产氢提供了一实用化新策略。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001438
14. Angew. Chem. Int. Ed.：氮在尖晶石氧化物上电化学氧化直接生成硝酸盐
硝酸盐被广泛用作肥料和氧化剂。商业氮转换硝酸盐的生产主要通过Haber-Bosch（H-B）和Ostwald这两种方法，然而这两种方法均需要高温高压的生产条件。因此发掘能在普通环境下生产硝酸盐的方法至关重要。本文开发了一种在碱性电解液中，由ZnFexCo2-xO4尖晶石氧化物催化电化学氮氧化反应（NOR）制备硝酸盐的方法。理论和实验结果表明，Fe有助于在*N位形成第一个N-O键，而高氧化态Co有助于稳定吸收OH-，从而有助于第二和第三个N-O键的生成。由于协同催化作用，ZnFe0.4Co1.6O4氧化物在1.6 V（相对于可逆氢电极的电势下表现出最高的硝酸盐生成速率，为130±12μmolh-1gMO-1。这项工作硝为酸盐的节能环保生产提供了一种策略。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002923
15. Nat. Catal.：未来集成催化系统的路线图
现代化学合成仍然主要是重点关注单一催化剂和反应设计和优化的线性过程。相比之下，自然界中的（生物）合成是通过代谢网络进行的，这些代谢网络是高度集成的，自我优化的，在热力学平衡之外运行的多催化剂系统。这允许在温和且环境友好的条件下，以可持续的、自我改进的、多步的路径由连续的原材料合成化合物。尽管到目前为止类似性能的催化系统的构建受到限制，但化学，材料科学和合成生物学的最新发展在技术和概念上开辟了新的道路。在此观点中，本文提出了催化的未来是受生物启发的集成催化系统的想法，并通过以下五个关键步骤为实现该目标提供了路线图：生物催化剂的设计，将其组合到复杂的催化网络中，这些反应网络与能量模块的耦合，它们的分隔以及最终具有达尔文性质的本质特性。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0429-x
16. J. Am. Chem. Soc.：在NiO基体上超高负载的Ir单原子可显着增强氧析出性能
高负载量的工程单原子电催化剂在能量转换和存储应用中具有广阔的前景。本文报道了一种简便而经济的方法，可在氧化镍（NiO）基体实现空前的单个Ir原子高负载（达到约18wt％）作为氧析出反应（OER）的电催化剂。它在10 mA cm-2处表现出215 mV的过电势，并且在碱性电解液中具有显著的OER电流密度，在1.49 V(vs. RHE)时分别超过NiO和商业IrO2 57倍和24倍。X射线吸收光谱和像差校正的Z对比成像，表明Ir原子分散在NiO的最外表面，并由共价Ir-O键稳定，从而诱导了孤立的Ir原子在超过~4+的氧化态。密度泛函理论计算表明，取代的单个Ir原子不仅充当OER的活性位点，而且激活NiO的表面反应性，从而导致OER性能大大提高。这种合成方法也可被扩展到其他氧化物载体的高负载量单原子催化剂的开发中，并为单原子催化剂的工业应用奠定基础。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12642
17. Adv. Mater.：燃料电池电催化剂中的缺陷工程设计
燃料电池（如质子交换膜燃料电池和直接甲醇/甲酸燃料电池）的商业化受到其稳定性差，成本高，燃料交叉干扰，以及铂(Pt)基电催化剂对阴极氧还原反应（ORR）和阳极氢氧化反应（HOR）或小分子氧化反应（SMOR）动力学缓慢。迄今为止，开发活性和稳定的电催化剂一直是提高燃料电池性能的最有前途的策略。因此，越来越多的注意力致力于通过缺陷工程来改进电催化剂的表面/界面电子结构和优化中间物质的吸附能以增强其催化性能。本文从缺陷定义，分类，特征，构造和理解方面介绍了缺陷工程。随后，科学和系统地总结了燃料电池中ORR和HOR/SMOR缺陷电催化剂的最新进展。此外，结合实验结果和理论计算，进一步说明了缺陷工程与电催化能力之间的构效关系。随着对这些复杂关系的深入了解，还讨论了将有缺陷的电催化剂集成到单个燃料电池系统中的问题。最后，还提出了有缺陷的电催化剂的潜在挑战和可控制备，原位表征和商业应用的前景。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907879
18. ACS Energy Lett.：设计下一代电催化剂的现场原位研究
众所周知，大多数电催化剂在水分解以及二氧化碳（CO2）还原反应过程中都会进行结构重建。作为研究多相电催化的明智工具，最近开发的现场原位表征方法越来越引起人们的兴趣。基于此该文全面总结了各种现场原位表征技术在跟踪催化剂的结构重建，鉴定真实的活性位点和记录在水电解和CO2还原反应过程中形成的中间体的最新应用。最后，基于每种现场原位技术的独特功能和局限性，该文为液固界面中的相应原位技术建立了“原位探测图”，并为成功开发下一代高效催化剂产品提供了指导。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00305
19. Nat. Catal.：Cu（I）/CPA协同催化烷基自由基对映选择性去对称功能化
与大量烷基自由基不对称*能官**化在反应位点生成立体异构中心的方法不同，烷基自由基的催化对映选择性去对称化功能化用于创造多个立体中心，包括远离具有高对映和非对映选择性的反应位点的位置，这仍然是一个尚未探索的领域。这类反应的主要挑战是开放壳（open-shell）烷基自由基的高反应性。在这里，作者描述了一种应对这一挑战的策略：使用磷酸铜（II）立即与原位生成的活性烷基自由基物种结合，为有效的立体控制创造一个紧凑和受限的手性微环境。利用这一策略，作者已经开发了一种通用且有效的烯链式1,3-二醇（alkene-tethered1,3-diols）催化对映选择性脱对称*能官**化方法。它提供了具有多个立体中心的各种四氢呋喃和类似物，并具有非常高的对映体和非对映体控制水平。密度泛函理论计算和机理实验揭示了一个涉及对映体决定的外球面（outer-sphere）C-O键形成步骤的反应机理。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0439-8
20. Nat. Catal.：不对称催化中的超正非线性效应
不对称扩增是一种奇怪的现象，它被认为在生物同手性以及生命本身的出现中起着关键作用。在不对称催化中，它是通过正非线性效应来实现的，该效应使得在非对映纯催化剂作用下产生过量的对映体。然而，也有人提出非对映体纯催化剂可能比对映体纯催化剂具有更多的对映选择性，尽管到目前为止还没有实验观察到这种情况。在这里，作者给出了一个不对称催化中这种超正非线性效应的例子。结果表明，在苯甲醛中加入二烷基锌试剂，只得到部分拆分的手性N-苄基-麻黄碱配体，具有较高的产品对映体过量率。机理研究表明，结果指向了双组分催化，其中单核和聚集催化剂处于平衡和竞争状态。这些结果在对映选择性催化中引入了一类前所未有的不对称扩增反应。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-0441-1
21. Nat. Chem.：十钨酸盐与铜催化相结合实现脂肪族的C(sp3)–H三氟甲基化
引入三氟甲基（CF3）能显著改善化合物的生物学性质。尽管三氟甲基化化合物的重要性已得到公认，但烷基C–H键的三氟甲基化的一般方法仍然难以捉摸。本文报道了光驱动、十钨酸盐催化氢原子转移和铜催化相结合的双催化C(sp3)–H三氟甲基化反应的研究进展。这种金属光氧化还原方法可使用稳定的市售三氟甲基化试剂，直接一步将强的脂肪族和苄基C–H键直接转化为相应的C(sp3)–CF3产品。该反应仅需要单当量的底物，并且对于未保护的胺远端的位置具有优异的选择性。为了证明这种新方法在后期功能化中的实用性，我们直接衍生了各种经批准的药物和天然产物，以生成有价值的三氟甲基化类似物。初步的机理实验表明，在这一过程中形成了一个“Cu-CF3”物种，而关键的C(sp3)–CF3键形成步骤涉及铜催化剂。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-020-0436-1
22. J. Am. Chem. Soc.：利用醇作为氢原子转移剂，铈催化烷烃的C–H*能官**化
传统上，现代光氧化还原催化依赖于金属多吡啶配合物的金属至配体电荷转移（MLCT）激发，以利用光能来活化有机底物。在这里，作者展示了使用大量廉价的三氯化铈作为催化剂，铈-醇配合物在金属电荷转移（LMCT）活化烷烃的催化应用。正如铈催化的C-H胺化和烃的烷基化所证明的那样，该反应通过直接接触具有能量挑战（energetically challenging）的烷氧基，从而使丰富的醇成为实用和选择性的氢原子转移（HAT）试剂。此外，通过一系列光谱实验对LMCT激发实验进行了研究，揭示了快速键均裂过程和有效生成烷氧基的现象，共同排除了LMCT/均裂现象作为C-H功能化的速率决定步骤。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00212
23. Angew. Chem. Int. Ed.：镍光催化交叉偶联的一般模式可实现无光反应性
作者通过提出一种策略来建立自我维持的Ni(I/III)循环，作为Ni光催化的碳-杂原子交叉偶联反应的一种潜在的通用模式，该策略允许我们在没有光的情况下，在芳基溴化物的胺化、醚化和酯化反应中的多种底物上重现光催化剂的反应性，后者在热镍催化下至今仍难以实现。此外，在没有光的情况下酯化很好实现，因为先前光照条件下这种转化的机理研究表明均涉及了能量转移介导的途径。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916398
24. Angew. Chem. Int. Ed.：有机-铁光催化炔烃环三聚反应
最近可见光光催化与金属催化的成功结合使迄今未知的化学反应得以发展。无金属光催化剂和地球富含的金属催化剂的结合产生的双重机制仍处于起步阶段。本文报道一种光-有机-铁催化的无配体铁催化剂光催化活化使炔烃发生环三聚反应。反应在非常温和的条件下（Vislight, 20°C, 1 h）进行，其中三种催化剂（染料，胺，FeCl2）的负载量为1-2 mol%。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000907
25. Angew. Chem. Int. Ed.：铬催化醇对胺的烷基化反应
醇对胺进行烷基化是烷基胺合成一种广泛适用、可持续和有选择性的方法，烷基胺是重要的块状和精细化学品、药物或农用化学品。本文报道了铬配合物可以催化这种C-N键形成反应。作者合成并分离了35个烷基化胺的实例。可以得到13种以前未公开的产品，并且可以证明使用氨基醇作为烷基化剂。该催化剂耐受许多*能官**团，其中包括氢化敏感的实例。与许多其他需要化学计量碱的醇基胺的烷基化方法相比，本文的基于Cr的催化剂体系仅通过催化量的碱就可以分离出各种烷基胺，且收率高于90％。我们的研究表明，Cr络合物可以催化借氢或氢的自转移反应，因此在（脱）氢催化中可以替代Fe、Co和Mn或贵金属。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001704
26. Angew. Chem. Int. Ed.：使用“ Ene”还原酶和光氧化还原催化剂对杂环芳香烯烃进行光酶加氢反应
依赖黄素（Flavin-dependent）的“ene”还原酶（ERED）是用于不对称还原活化烯烃的高选择性催化剂。但是，使用天然氢化物转移机理，该功能仅限于烯酮、烯酸盐和硝基烯烃。在这里，作者证明当在光氧化还原催化剂存在下用可见光照射时，EREDs可以还原乙烯基吡啶。实验证据表明，反应是通过自由基机理进行的，其中乙烯基吡啶被还原为溶液中相应的中性苄基。 DFT计算表明该自由基是“动态稳定的”，这表明其寿命足够长，可以扩散到酶的活性位点以进行立体选择性氢原子转移。这种还原机制不同于天然机制，突出了利用新的机制范例扩大现有酶平台合成能力的机会。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003125
27. Angew. Chem. Int. Ed.：对于简单的双电子过程，热中性电催化剂是否对应于火山图的顶点？
火山分析（Volcanoanalyses）已被确立为电催化领域的标准工具，以评估电极在一类材料中的性能。火山曲线的顶点是最活跃的电催化剂所在的位置，通常由一种假想的理想物质来定义，这种理想物质在零过电位时将其反应中间体热中性结合在一起，这符合Sabatier原理。然而，最近文献中的研究报道了火山曲线顶点的右移，在火山曲线中，最活跃的电催化剂在零过电位时以吸能（endergonically）的方式的方式结合它们的反应中间产物，而不是以热中性。以双电子过程为例，讨论了在考虑动力学效应和外加过电位的情况下，如何根据Sabatier原理对最佳催化剂的定义进行修正。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003688
28. Angew. Chem. Int. Ed.：赤铁矿介晶光电阳极中的超窄耗尽层可促进多孔水氧化
难以抑制的显著电荷复合限制了赤铁矿（α-Fe2O3）在光电化学水分解中的实际应用。在这项研究中，开发了由大小约为5 nm的高度取向的微小纳米颗粒（NP）亚基组装而成的Ti改性的赤铁矿介晶（mesocrystal）超结构，以达到赤铁矿基光阳极在背照下的最高光电流密度（4.3 mA cm−2 at 1.23 V vs. RHE）。由于存在丰富的界面氧空位，因此在电极中具有超高的体导电率，这可实现4.1×1021 cm-3的极高载流子密度，在介孔膜内部有很大比例的超窄耗尽层（<1 nm）可显著改善空穴的收集效率，实现了以非常低的活化能（Ea = 44 meV）以促进多孔水氧化。
原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001919
29. Nat. Commun.：可调带隙的二维锗硅烷光催化析氢和光还原CO2为CO
石墨烯和类石墨烯二维材料的发现为光催化领域带来了新的活力。带隙工程一直是使半导体更适合光催化和光电等特定应用的有效方法。实现对带隙的控制有助于改善半导体材料的光吸收能力，从而改善光催化性能。这项工作报告了具有可调带隙的二维−H/−OH末端取代的硅烷（siligenes）（锗硅烷gersiloxenes）。所有的锗硅烷是直接能隙半导体，具有广泛的光吸收范围和合适的能带位置，可在温和条件下将光驱动的水还原为H2，并将CO2还原为CO。具有最佳性能的锗硅烷可提供最大的CO生成量6.91 mmol g-1h-1，并且在420 nm处的表观量子效率（AQE）为5.95％。这项工作可能会为光催化中二维新材料的发现、研究和应用开辟新的见解。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15262-4
30. Nat.Commun.：双金属层状共轭金属有机骨架上协同电还原二氧化碳制一氧化碳
迫切需要高效的电催化剂来促进二氧化碳还原反应（CO2RR），以生产高附加值的化学品/燃料，同时解决当前的环境挑战。本文中，作者开发了一种层状双金属二维共轭金属有机骨架（2Dc-MOF）（PcCu-O8-Zn），该MOF以铜-酞菁为配体（CuN4），zinc-bis(dihydroxy)complex（ZnO4）作为连接。PcCu-O8-Zn表现出88％的高CO选择性，0.39 s-1的TOF和长期耐用性（> 10 h），从而超越了迄今为止报道的MOF基的电催化剂。可以通过改变金属中心和施加电势来调节H2/CO摩尔比（1：7至4：1），从而使二维c-MOF与合成气工业应用高度相关。对比实验结合操作光谱电化学和理论计算揭示了协同催化机理。 ZnO4络合物充当CO2RR催化位点，而CuN4中心在CO2RR期间促进吸附的CO2的质子化。本工作为开发双金属MOF电催化剂协同催化CO2RR获得合成气提供了策略。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15141-y