双原子催化剂作为多相析氧电催化的分子平台

1. Nature energy最新：双原子催化剂作为多相析氧电催化的分子平台

Double-atom catalysts as a molecular platform for heterogeneous oxygen evolution electrocatalysis

Lichen Bai, Xile Hu无机合成与催化

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00925-3

摘要

析氧反应（OER）是通过水裂解或CO₂电还原生成燃料所必需的阳极反应。已有研究证明含Co、Fe或Ni的混合金属氧化物是碱性介质中最有前途的OER电催化剂。但由于催化剂的多相性，其活性位点和反应机理难以研究。本研究描述了通过原位电化学转化，将单原子前驱体合成Co、Fe和Ni双原子催化剂的一般方法。表征揭示了这些负载型催化剂的类分子双金属活性位点。为每种催化剂提出了一个催化循环；催化剂均表现出双金属合作，遵循类似的O–O键形成步骤。但在OH−形成O-O键的位置和来源以及质子和电子转移的顺序等方面，机理存在差异。本研究表明，双原子催化剂是多相OER电催化剂基础研究的有吸引力的平台。

2. Nature energy：使用环保溶剂实现有机太阳能电池17%以上效率的客体协助分子组织方法

A guest-assisted molecular-organization approach for >17% efficiency organic solar cells using environmentally friendly solvents

Haiyang Chen, Yaowen Li光电材料

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00923-5

摘要

通常由低沸点和有毒溶剂处理的实验室尺度有机太阳能电池（OSCs）的能量转换效率（PCEs）已经达到18%以上的高值。然而，当使用环保溶剂时，PCE通常会有显著下降，这限制了OSCs的实际发展。在此，通过客体协助装配策略，本研究使用环保溶剂二甲苯（PX）处理的OSCs获得了超过17%的认证PCE，其中第三种组分（客体）被用来操纵二元共混物的分子相互作用。此外，高沸点环保溶剂PX还能使我们沉积均匀的大面积模块（36 cm²），效率超过14%。主客体分子之间的强分子相互作用也提高了设备的运行稳定性。所提出的客体协助组装策略为通过环保溶剂开发大面积高效率OSCs提供了一种独特的方法，为OSCs的工业发展铺平了道路。

Published: 28 October 2021

3. Nature energy揭示：通过比较生命周期评估了解直接空气捕捉技术的环境权衡和资源需求

Understanding environmental trade-offs and resource demand of direct air capture technologies through comparative life-cycle assessment

Kavya Madhu, Stefan Pauliuk环境与自然资源

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00922-6

摘要

直接空气捕捉（DAC）技术通过化学吸附剂从周围空气中去除二氧化碳（CO₂）。此技术的扩展在许多气候政策中都发挥着设想的支撑作用，但它们对环境的影响仍存在争议。本研究对两种主要DAC技术与碳储存技术当前的示范装置的生命周期进行了比较评估：温度变化吸附（TSA）和高温水溶液（HT-Aq）DAC。结果显示，在研究的所有环境影响中，TSA DAC比HT-Aq DAC高出1.3-10倍。在低碳能源供应的情况下，HT-Aq和TSA DAC每捕获和储存一吨CO₂的净碳去除率分别高达73%和86%。为了达到同样的气候变化缓解效果，TSA DAC需要的可再生能源和土地占用量相当于从汽油汽车转向电动汽车，但材料消耗大约是后者的五倍。化学吸收剂的投入需求量不限制DAC的扩展。

4. Nature energy揭示：利用双分子层离子涂层为铜表面CO₂电还原生成多碳产品定制的催化剂微环境

Tailored catalyst microenvironments for CO₂ electroreduction to multicarbon products on copper using bilayer ionomer coatings

Chanyeon Kim, Alexis T. Bell化学与生物分子工程

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00920-8

摘要

电化学二氧化碳还原（CO₂R）为可持续生产燃料和化学品提供了一条有前景的途径。铜（Cu）电催化剂催化CO₂R生成有价值的多碳（C₂₊）产物，但其选择性取决于催化剂表面附近的局部微环境。使用双层阳离子和阴离子导电离子涂层，本研究系统探索和优化了这个微环境，分别控制局部pH值（通过唐南排斥）和CO₂/H₂O比（通过离子性质）。当这种定制的微环境与脉冲电解耦合时，进一步提高了CO₂/H₂O和pH的局部比率，从而选择性生产C₂₊，与裸铜上静电电解相比，提高了250%（法拉第效率为90%，氢气仅为4%）。这些结果强调了在电化学合成中调整催化剂微环境提高整体性能的重要性。

5. Nature energy揭示：COVID-19后能源和排放情景下的清洁烹饪服务

Access to clean cooking services in energy and emission scenarios after COVID-19

Shonali Pachauri, Miguel Poblete-Cazenave能源、气候和环境

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00911-9

摘要

在扩大清洁烹饪渠道方面的进展还很缓慢，这阻碍了全球在健康、性别、公平、气候和空气质量等目标的进展。尽管可享受清洁烹饪的人口比例在不断上升，但非清洁烹饪的数量仍然停滞不前。本研究在三种参考情景下探索了2050年前对清洁烹饪的获取情况，一种是COVID-19恢复情景，另一种是激进的气候缓解政策情景。分析表明，即使到2050年可能也无法普及清洁烹饪。与参考情景相比，大流行后的长期衰退可能会使2030年另有4.7亿人无法负担清洁烹饪服务，撒哈拉以南非洲和亚洲的人口受影响最为严重。需要将激进的气候减缓与强有力的能源获取政策结合起来，以防止在2030年另外有2亿人无法过渡到清洁烹饪。研究结果强调，需要立即加快努力，使所有人都能获得和负担得起清洁烹饪。