AM: Ag@Cu2O纳米反应器中局部CO通量几何调制以引导CO2还原途径实现高效甲烷生产
将CO2电化学还原(CO2RR)为CH4是实现对CO2进行资源利用并且达到“碳中和”目标的有效途径之一。但是开发在合适电流密度下商业可用的高甲烷选择性催化剂仍面临巨大挑战。基于此，苏州大学的彭扬和钟俊、澳大利亚阿德莱德大学的焦研和上海理工大学的韩昇等人报道了一种独特的核壳纳米结构(Ag@Cu2O)的CO2RR催化剂，表现出高CH4选择性。
作者将种子生长法和Ostwald熟化结合，合成类似于细胞结构的Ag@Cu2O纳米催化剂(Ag@Cu2O-x NCs)，x表示Cu/Ag的摩尔比。Ag@Cu2O-x NCs的Cu2O壳层在CO2RR时会脱氧重构成为多晶金属Cu(OD-Cu)，但仍完整包裹住Ag核心。催化剂上CO2RR有两种途径，一是CO2→*COOH→*CO→*CHO→CH4，另一种通过串联机制，首先由Ag核产生CO，然后在OD-C壳上氢化。通过调节Cu2O的包裹尺寸等几何参数，进而调节OD-Cu上的CO通量，进一步调节表面*CO和*H的吸附，引导电催化CO2RR途径。
对于最优的催化剂Ag@Cu2O-6.4 NCs，较低的*CO覆盖可以稳定*CHO中间体，显著提高了CH4的选择性。其在-1.2 VRHE下的CH4FE为74±2%，局部电流密度为178±5 mA cm-2；在-1.3 VRHE下的CH4FE为72±3%，局部电流密度为214±9 mA cm-2。
Geometric modulation of local CO flux in Ag@Cu2O nanoreactors for steering the CO2RR pathway toward high-efficacy methane production. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202101741
AM: 2D材料强金属-载体相互作用：贵金属/TiB2异质界面中的应用及其增强甲酸脱氢催化性能
强的金属-载体相互作用(SMSI)在多相催化剂中是一个关键的概念。通常在稳定的贵金属纳米催化剂的制备中起着重要作用。南洋理工大学的Tej S. Choksi和刘汶、福州大学的汤禹和浙江理工大学的李仁宏等人报道了一种新的熔盐辅助合成策略，通过共价和静电相互作用，TiB2覆盖层稳定覆盖在不同的贵金属上，制备出贵金属(Pt、Ag和Au等)/TiB2催化剂。证明了贵金属和2D TiB2之间的SMSI。
作者通过熔盐辅助硼热还原法合成出TiOx封端的TiB2载体，再将贵金属纳米颗粒负载到TiB2载体上。当TiB2载体与贵金属纳米粒子结合，就会引起SMSI现象，鹏化物层会将金属纳米粒子覆盖封装，形成具有高达12.0 wt%金属负载量的耐烧结核壳纳米结构。覆盖层的厚度和覆盖范围可以通过煅烧温度来控制。
对于Pt/TiB2，硼化物覆盖层形成物理屏障，有效抑制Pt纳米颗粒的烧结，同时促进TiB2的电荷转移到Pt。与为了提升稳定性而牺牲催化活性的常规SMSI催化剂不同，与未改性的TiB2相比，贵金属/TiB2催化剂显示出显着增强的HCOOH脱氢活性，另外，贵金属位点不直接参与反应。无需任何添加剂或pH调节，Pt/TiB2催化剂在10.0 M甲酸水溶液中显示出 13.8 mmol g-1cat h-1的出色产氢率，对CO2与H2的选择性大于99.9%。
Strong metal-support interaction for 2D materials: Application in noble metal/TiB2 heterointerfaces and their enhanced catalytic performance for formic acid dehydrogenation. Advanced Materials , 2021. DOI: 10.1002/adma.202101536
Small: 超细异质线阵列上Ni-O晶格和Ce-O晶格的伪周期耦合用于高效水氧化
过渡金属氧化物(TMO)常作为电催化剂用于碱性介质中电化学OER反应。但是从TMO到(羟基)氢氧化物转化缓慢并且转化不完全，以及形成的(羟基)氢氧化物电子结构未经修饰，导致OER性能远低于贵金属氧化物。基于此，苏州大学的康振辉、刘阳、黄慧和陈子亮等人报道了一种独特的双金属氧化物晶格耦合策略制备的碳布支撑的超细纳米线阵列，用于高效水氧化。
作者将NiO纳米晶体和CeO2纳米晶体进行伪周期晶格耦合，制备出电催化剂(NiO/CeO2 NW@CC)。CeO2可以与NiO 形成晶格耦合，促进形成丰富的O空位，从而加速从NiO到NiOOH的转化；超细纳米线的协同作用以及扭曲的NiO和CeO2纳米晶体之间的伪周期排列也有效地确保了NiO转化为NiOOH 纳米而不会聚集，这有利于活性位点的高效利用和物质的扩散；CeO2能够将电荷注入原位形成的NiOOH，优化了对氧中间体的反应自由能。另外，碳布的引入促进了活性位点的暴露及电子的转移。
在1.0 M KOH溶液中，NiO/CeO2 NW@CC电催化剂在50 mA cm-2电流密度下的过电位为330 mV。在电流密度为50 mA cm-2条件下具有超过三天的耐久性，远远超过NiO/CC和商业IrO2催化剂。
Pseudo-periodically coupling Ni-O lattice with Ce-O lattice in ultrathin heteronanowire arrays for efficient water oxidation. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202101727
AFM: 硫酸根离子在具有增强OER性能的镍铁(羟基)氢氧化物中的作用
合理设计有效的OER催化剂是电催化水氧化的重要步骤。镍铁(氧)氢氧化物是用于碱性OER的最有前景的催化剂，但是镍铁(羟基)氢氧化物会缓慢重构为NiFe羟基氧化物从而限制了OER性能。基于此，中南大学的潘军、刘敏和谭鹏飞等人开发了一种硫酸根离子(SO42-)调制的策略，在OER过程中加速预催化剂的电化学重构和稳定OOH*反应中间体来提高NiFe(羟基)氢氧化物的OER性能。
在硫脲溶液中，作者通过阳极氧化法在泡沫镍上构建了硫酸根离子(SO42-)修饰的NiFe(羟基)氢氧化物预催化剂(NF-S0.15)，主要成分为FeOOH和Ni(OH)2。硫酸根离子(SO42-)能够与Ni位点相互作用并促进电催化剂进行电化学重构。另外，硫酸根离子(SO42-)的浸出能够加速Ni(OH)2/FeOOH转化为真正活性物质Ni(Fe)OOH的动力学，从而增强OER活性。更重要的是，在电介质中加入硫酸盐，NiFe(羟基)氢氧化物表面会吸附硫酸根离子(SO42-)，稳定OOH*反应中间体，进一步说明了硫酸根离子(SO42-)可以促进OER活性。
NF-S0.15具有卓越的OER性能，在50 mA cm-2电流密度下，其过电位和Tafel斜率分别为234 mV和27.7 mV dec-1。NF-S0.15在100 mA cm-2电流密度下显示出超过100小时的优异的耐久性。
Unveiling role of sulfate ion in nickel-iron (oxy)hydroxide with enhanced oxygen-evolving performance. Advanced Functional Materials, 2021. DOI:10.1002/adfm.20210277
Small: 一种新颖策略：催化剂转化为基底来高效分解水
迄今为止，对于碱性电解水催化材料和催化反应的研究主要是通过将催化剂以粉末或自支撑的形式沉积在导电基底(旋转圆盘电极、玻碳电极、泡沫铜或泡沫镍)上进行的，这不仅操作复杂，而且限制了提高催化剂负载量的能力(通常小于2 mg cm-2)。忠北大学的Jong Hoon Joo等人报道了一种将催化剂转化为基底的新颖的策略。
作者通过一种新颖的转化过程设计了一种具有大表面积的NiFe合金催化基底(NiFe-CS)，该过程能够将催化剂转化为双功能催化基底。具体过程是使用具有原子分布的Ni/Fe阳离子的模制炭作为基材，在氢气氛中进行低温热处理，以制造具有多尺度孔结构的催化金属基底，从而产生HER/OER高活性的氢氧化物。催化基底本身的独特设计具有丰富的活性位点、高度多孔的结构和卓越的导电/传质性能等优点，并且可以精确控制催化剂组分，显着提高HER/OER活性。
另外，这种结构不仅能暴露多的电化学活性位点，还能在基底表面形成羟基物质作为活性相。对于HER和OER反应，NiFe-CS在10 mA cm-2电流密度下，过电位分别为33 mV和196 mV，Tafel斜率分别为68 mV dec-1和42 mV dec-1，NiFe-CS在HER和OER过程中分别具有超过100小时的优异稳定性。
An innovative way to turn catalyst into substrate for highly efficient water splitting. Small, 2021. DOI:10.1002/smll.202101571
AFM: 解耦缺陷和带隙对齐机制对多孔2D CeO2-x基异质结催化性能的影响
纳米异质结结构催化剂可以利用缺陷工程和表面、结构及形态特征，通过材料的协同作用来提高催化性能。新南威尔士大学的Pramod Koshy、Sajjad S. Mofarah和zheng xiaoran等人对多孔2D CeO2-x基异质结催化剂的缺陷平衡在固溶度和电荷补偿中的作用机制进行阐述，解释了独立2D-3D CeO2-x基催化剂的理化性质和催化性能。
作者通过带隙对齐和缺陷工程策略来构建异质结构，CeO2-x纳米片作为基底，然后分别掺入Mo和Ru构建多孔异质结纳米片，引入了中带隙状态和带隙重新排列。
通过催化HER和催化臭氧化应用，对于CeO2-x，非异质结结构和缺乏有效的氧空位，分别导致其HER性能低和氧化后CeO2-x臭氧化性能高。分别掺杂Mo和Ru后，Mo在CeO2-x中的固溶度低(~2.4 at%)，Ru的固溶度相对高一点(≥6.8 at%)。掺杂后CeO2-x带隙变窄，掺Mo后，化学吸附和价梯度界面牢固结合的高密度分布均匀的异质结颗粒有利于电荷通过，HER性能和还原Mo-CeO2-x臭氧化性能优异。掺杂Ru后，物理吸附弱键合的低密度不均匀分布大异质结颗粒不利于电荷转移，另外铈空位浓度高，导致HER性能和氧化与还原Ru-CeO2-x臭氧化性能差。
Decoupling the impacts of engineering defects and band gap alignment mechanism on the catalytic performance of holey 2D CeO2-x-based heterojunctions. Advanced Functional Materials, 2021. DOI:10.1002/adfm.202103171
ACS Nano: 可全pH值高效HER的面内异质结构
电催化分解水产氢(HER)反应具有pH值依赖性，这限制了其广泛应用。基于此，清华大学的曲良体和北京理工大学的赵扬等人提出了一种简单的方法，用于将MoS2(002)面和α-MoC{111}面进行化学键合，形成能够实现全pH值高效HER的面内异质结构。
作者将MoS2 (002)基面与α-MoC{111}面进行化学偶联，制备出了一种简单的面内异质结电催化剂。暴露的α-MoC {111}面具有强的水离解活性，所制备的异质结构显示出优异的水解离和在所有pH值介质中实现高HER活性。另外，由于MoS2与α-MoC的晶格参数不匹配，得到的MoS2(002)基面是双轴(a和b轴)压缩应变(4.4％的压缩应变)，而层间的MoS2显示出20.3%的c-轴向拉伸应变。这在本质上促进了MoS2基面的催化活性，同时，MoS2层间距的增大可以提供多种传质途径用于离子吸附、迁移、结合和氢气分子释放，进一步促进HER动力学。
MoS2 /α-MoC面内异质结构电催化剂在酸性溶液中，10 mA cm-2的电流密度下，过电位为78 mV，Tafel斜率为38.7 mV dec -1。另外，由于MoS2 (002)面和α-MoC{111}面之间的协同相互作用具有很强的水离解活性，该催化剂在中性和碱性条件下也表现出比Pt更高的HER性能。
All-pH-tolerant in-plane heterostructures for efficient hydrogen evolution reaction. ACS Nano, 2021. DOI:10.1021/acsnano.1c01024
Chem. Eng. J.: o-界面工程诱导电子调控增强OER性能
利用界面工程进行电子调控是提高电催化水分解析氧(OER)反应效率的通用策略。东南大学张一卫、中科院杨军和南京师范大学徐林等人报道了一种通过界面工程诱导电子调控的电催化剂(NiS/NiO@NC NT/NFs)，有效加速了OER动力学。
作者将Janus结构的NiS/NiO纳米颗粒固定到碳纳米管/纳米纤维集成的超结构上。NiS和NiO纳米界面的构建可以有效调控电子结构，增强本征催化活性；分级支化的结构可以扩大表面积，有利于传质，能够显着增强反应动力学；NiS/NiO纳米颗粒与碳基底紧密结合，可以提高导电性并固定活性成分，增强电催化剂的稳定性。
NiS/NiO异质结的构建可以优化与氧相关的反应中间体的吸附能，降低催化能垒使得NiS/NiO@NC NT/NFs 表现出优异的OER活性，在1.0 M KOH溶液中，电流密度为10 mA cm-2的时过电位和Tafel斜率分别为269 mV和48.4 mV dec-1，法拉第效率也接近100%。
oInterfacial engineering-induced electronic regulation drastically enhances the electrocatalytic oxygen evolution: Immobilization of Janus-structured NiS/NiO nanoparticles onto carbon nanotubes/nanofiber-integrated superstructures. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131094
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