无机催化专刊

2023年 第8期

本期无机-催化专刊回顾并展示了无机催化材料在光电催化领域的最新发展。众所周知，催化材料的设计制备对化学能源的高效催化转化至关重要，开发新型无机异质材料及制备策略丰富和拓展了这类材料在光电催化领域的应用前景。

该期专刊共收录8篇文章：3篇前瞻性论文、2篇通讯论文以及3篇研究论文。

在前瞻性论文 “手性铜表面电催化还原CO₂” 中，作者通过使用手性Cu薄膜，实现了电催化CO₂及NH₃制备氨基酸。这一突破性研究利用手性Cu薄膜作电极，CO₂和NH₃分别作为碳源和氮源来电催化合成氨基酸。这篇论文揭示了手性无机材料中的手性表面和手性诱导的自旋选择性对催化性能的促进机制，是一种未来开发新型电催化剂的重要路径。

另一篇前瞻性论文 “金属硫簇基有机框架材料的构建” 总结了金属硫簇基有机框架材料制备及应用相关的最新进展，介绍了这些框架材料的新制备方法，如分布组装等，从而实现了具有不同功能复杂结构的构建。这些金属硫簇基有机框架材料的新构建策略，为该类材料在电催化和光催化领域的应用开拓了道路。

第三篇前瞻性论文 “串联电催化硝酸根还原反应” 总结了串联电催化硝酸根还原反应相关催化材料的最新研究进展，主要涵盖了通过原位/动态现场原位表征和脉冲电位电催化等手段证明电催化硝酸根还原反应中的串联电催化机制，并提出了潜在的挑战和建议，为合理设计串联电催化硝酸盐还原的催化材料提供了策略。

在通讯论文 “富缺陷铋金属烯用于高效电催化CO₂转化” 中，作者通过超声辅助Galvanic取代反应制备了铋金属烯。制得的铋金属烯表现出在电催化CO₂还原反应中的高活性和选择性。材料中的空位缺陷可以诱导邻近原子的电子结构发生变化，并改变反应中间体的吸附行为，从而在催化活性的提升中起到了关键作用。

通讯论文 “Janus砷磷化物的缺陷结构和抗氧化性的第一性原理预测”，基于密度泛函理论(DFT)计算，系统地研究了Janus砷磷化物(AsP)中的缺陷结构和氧化性，包括缺陷结构的生成能、氧气解离过程的能垒等。计算结果显示，Janus砷磷化物在存在表面缺陷的情况下可能表现出高的抗氧化性，这类材料有望应用于电子和光学器件。

通讯论文 “自支撑的三金属PtAuBi气凝胶用于电催化乙醇氧化反应” 开发了一种超薄的三金属PtAuBi气凝胶。这种气凝胶由分枝粗糙表面的一维纳米线作为结构单元，形成三维多孔网络结构。PtAuBi气凝胶具有三维多孔网络结构、Pt的d-带中心偏移和双活性位点的协同效应，实现了其在高性能直接乙醇燃料电池中的应用。

在论文 “氟苯胺包覆的亲水性MnO₂纳米线用于电催化水氧化” 中，作者制备了一种由亲水性聚合物包覆的MnO₂纳米线，以实现材料亲水性和导电性的调控。亲水性MnO₂纳米线表现出高的传质效率和好的导电性，有利于电催化水氧化反应。这项研究提出了表面调控的新概念，为高效电催化剂的制备提供了有效途径。

论文 “Mn_xCd_1−xS的可控合成以增强可见光驱动的光催化析氢” 制备了一系列不同Mn/Cd比例的Mn_xCd_1−xS固溶体光催化材料，并实现了可见光驱动下的光催化析氢。由于Mn_0.4Cd_0.6S材料具有低的还原电位及高的电荷分离效率，因此表现出优异的光催化析氢反应活性。

本期专刊对未来无机异质催化材料合理设计和可控制备提供有力支撑，以期在今后的研究中进一步深入探究构效关系，拓展其应用范围。

1. Electrocatalytic reduction of CO₂ on chiral Cu surfaces

Yuxi Fang, Lu Han*, Shunai Che*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100107

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100107

2. Construction of metal chalcogenolate cluster linked organic frameworks

Zhongqi Wu, Qian-Feng Zhang*, Chao Xu*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100117

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100117

3. Tandem electrocatalytic nitrate reduction reaction

Chuanfei Cang, Haoquan Zheng*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100143

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100143

4. Defect-rich bismuth metallene for efficient CO₂ electroconversion

Bo-Qiang Miao, Wen-Sheng Fang, Bin Sun, Fu-Min Li, Xiao-Chen Wang*, Bao-Yu Xia, Yu Chen*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100095

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100095

5. Defective structures and oxidation resistance of Janus AsP from first-principles prediction

Hao Zhang, Wenwen Wang, Shaojuan Li, Lu Wang*, Youyong Li*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100103

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100103

6. Self-supporting trimetallic PtAuBi aerogels as electrocatalyst for ethanol oxidation reaction

Chu Li, Xiaoguo Tie, Yulin Min, Qunjie Xu, Qiaoxia Li*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100088

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100088

This research describes a ternary PtAuBi aerogel electrocatalyst, a three-dimensional nanonetwork structure that is self-assembled from  one-dimensional nanowires, which exhibits greatly increased catalytic and fundamental EOR performance, demonstrating the modification of PtBi aerogel by Au and the regulation of CO* poisoning mitigation.

7. Hydrophilic MnO₂ nanowires coating with o-fluoroanilinefor electrocatalytic water oxidation

Lingshuang Qin, Wei Zhang*, Rui Cao*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100105

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100105

Hydrophilic MnO₂@PFANI nanowires were prepared by coating hydrophilic polymer (poly-o-fluoroaniline) on the surface of MnO₂ nanowires. The polymer induces hydrophilic and conductive surface. Accordingly, the engineered surface enables improved OER electrocatalysis performance because of improved mass and charge transfer.

8. Controlled synthesis of Mn_xCd_1−xS for enhanced visible-light driven photocatalytic hydrogen  evolution

Yuxin Sun, Ye Li, Jiajia He, Liuyun Chen, Hongbing Ji, Zuzeng Qin, Tongming Su*. Chin. J. Struct. Chem., 2023, 42, 100145

https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2023.100145

A series of Mn_xCd_1−xS photocatalysts were synthesized, and the effect of the Mn/Cd molar ratio on the microstructure, band gap structure, and photocatalytic hydrogen production performance of Mn_xCd_1−xS was revealed systematically.

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