随着过去几十年的快速工业化，新兴有机污染物的过度排放和积累已成为一个重大问题。尽管这些污染物的浓度很低，但它们对环境和人类构成严重威胁。因此，有效降解这些污染物具有重要意义。许多顽固的有机物是有毒的，很难被微生物降解，并且很难通过吸附等常规处理方法去除。高级氧化工艺（AOP）通过产生活性氧物种（ROS）将有毒有机污染物降解为无害的水和二氧化碳，已成为去除水中难降解有机污染物的最广泛使用的方法。由于绿色、高效、简单和低成本的优点，激活过硫酸盐（PMS）以生成活性的自由基和非自由基去除难降解有机污染物受到越来越多的关注。
       原子分散催化剂因其高催化活性和原子利用率而受到广泛研究。尽管单原子催化剂在通过活化PMS降解新兴有机污染物（EOCs）方面取得了突破性进展。且原子对在协同电子调制方面具有独特的优点，并且打破了标度关系对催化活性的顽固限制也已被广泛报道。然而，通过构建具有双原子/多原子金属活性中心的原子分散催化剂活化PMS降解污染物的报道仍然很少。我们分别合成了具有单原子铁、双原子铁和三原子铁活性中心的Fe1-N-C、Fe2-N-C和Fe3-N-C催化剂。结果表明，Fe2-N-C由于其独特的Fe2N6配位结构，其催化降解活性是Fe1-N-C和Fe3-N-C的两倍，能够在2分钟内完成了RhB、BPA和2,4-DP的降解。同时，电子顺磁共振（EPR）和自由基猝灭实验证实，该反应是催化剂表面上的非自由基反应，单线态氧和Fe（IV）是主要的活性物种。

图1. Fe2-N-C活化PMS降解污染物示意图。

        本文通讯作者为中国科学院长春应用化学研究所董绍俊院士（TWAS），第一作者为吉林大学李明华博士生。该研究工作得到国家自然科学基金（22074137, 21721003），中国科学技术部基金（2016YFA0203203）的支持。
        文章信息
Li M, Chen J, Wu W, et al. Diatomic Fe-Fe catalyst enhances the ability to degrade organic contaminants by nonradical peroxymonosulfate activation system. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-022-5124-6.

Pd基纳米材料是Pt基氧还原电催化剂最有前途的替代品，通过改变Pd原子周围的局部结构并改变d能带结构，会使对含氧中间体的吸附强度减弱，从而使Pd的ORR本征活性可能与Pt相当甚至远远超过Pt。已经有两种主要策略来调节d带中心：一种是压缩应变，即附近的Pd/Pt金属原子之间的d电子重叠会随着晶格收缩而增加，然后d态下降并远离费米能级。另一个是配体效应，即界面原子层之间的强电子相互作用将直接改变催化剂表面以及d带中心周围的贵金属位点。由于应变效应或配体效应会随着原子间距离的增加而逐渐减弱，超薄的贵金属壳与过渡金属基体的结合将成为ORR电催化的理想选择。然而，这种短程效应和巨大的结构差异使获得理想的具有原子级薄贵金属层的电催化剂面临重大挑战。

       鉴于此，中国科学院长春应用化学研究所董绍俊院士和石溪大学Jin Wang等人展示了一种通过精准调控金属有机框架约束和共价相互作用来制备Mo2C-耦合Pd原子层（AL-Pd/Mo2C）异质结构电催化剂的新型策略，为原子贵金属催化剂的合成提供了一种新的方法，并为界面电子调控提供了新的见解。
       本文要点：
        1) 通过共价相互作用、空间约束以及相变顺序的策略，在原子级精准合成了AL-Pd/Mo2C催化剂，利用有效的界面电子工程，显著增强了Pd在AL-Pd/Mo2C催化剂上的ORR活性和稳定性。
       2) 实验和密度泛函理论计算表明，Mo2C基底可以通过电子效应有效影响周围的Pd原子层，并优化Pd原子的d带中心和对中间体的吸附能。此外，Pd/Mo2C界面的强金属-载体相互作用可以进一步稳定Pd原子层的高比表面积，从而有利于ORR性能的提升。
       3) AL-Pd/Mo2C具有最高的ORR电催化活性和耐久性，其在0.9 V（vs. RHE）下的质量活性为2.055 A•mgPd-1，分别是商业Pt/C、Pd/C和Pd纳米颗粒催化剂的22.1倍、36.1倍和80.3倍。此外，AL-Pd/Mo2C在连续工作15 h和5000个循环后，活性衰减并不明显。
Jieqiong Shan, et al. Short-range ordered iridium single atoms integrated into cobalt oxide spinel structure for highly efficient electrocatalytic water oxidation. J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 5201–5211.

氨作为主要的氮肥原料，能够确保粮食生产以满足世界人口增长的需求；而且还是一种潜在的液态无碳能源载体，便于运输的同时更有助于缓解温室效应。当前，工业化合成氨仍依赖于经典的Haber-Bosch工艺，需要高温高压条件并释放出大量的CO2。新兴的电催化氮气还原反应(NRR)利用可再生的电能，以自然界中丰富的N2和H2O作为原料在常温常压下即可进行，未来有望替代Haber-Bosch工艺合成氨。然而，在水溶液体系中，主导的竞争性析氢反应(HER)导致了较低的N2转化效率和NH3生成速率。开发能够有效抑制HER活性的同时并高效催化NRR的催化剂，这有助于将产氨速率和N2转化效率提升到一个新的高度。

        中国科学院长春应用化学研究所董绍俊课题组构筑了一种Fe掺杂的Bi2WO6催化剂，在−0.75 V vs. RHE处，于0.05 M H2SO4电解质中获得289 μg·h−1·mgcat−1的产氨速率，这远远超出已报道的Fe基和Bi基电催化剂的最佳性能。这一显著的NRR响应主要得益于以下三个方面：1) HER的有效抑制；2) Bi和Fe之间潜在的协同作用，有助于促进N2分子在催化剂表面的吸附与活化；3) Fe的掺杂加快了整体的电子转移速率和催化NRR反应动力学。此外，通过严格的控制实验，谨慎的电解过程，惰性气体保护技术及不同定量方法的对比等，有力地证明了所得实验结果的可靠性。所制备的Fe掺杂Bi2WO6电催化剂表现出持久的稳定性，连续电解32 h后电流密度提高了约2.3 mA·cm-2。
       文章信息
        Yongqin Liu, Liang Huang, Youxing Fang, Xinyang Zhu & Shaojun Dong. Achieving ultrahigh electrocatalytic NH3 yield rate on Fe-doped Bi2WO6 electrocatalyst. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-020-3276-9.