Photoresponsive metal-organic frameworks (PMOFs) are of interest for tailorable CO2 adsorption. However, modulation of CO2 adsorption on PMOFs is based on steric hindrance or structural change owing to weak interactions between CO2 and active sites. It is challenging to fabricate PMOFs with strong but tailorable sites for CO2 adsorption. Now, the construction of PMOFs with target-specific (strong) active sites is achieved by introducing tetraethylenepentamine into azobenzene-functionalized MOFs for tailorable CO2 adsorption. Amines are specific active sites for CO2 , contributing to capture CO2 selectively. Cis/trans isomerization of azobenzene motifs trigged by UV/Vis light adjusts the electrostatic potential of amines significantly, leading to exposure/shelter of amines and modulation of CO2 adsorption on strong active sites. This system enables us to design adsorption processes for CO2 capture from mixtures, which is impossible to realize by traditional PMOFs.

The presence of alkali metals in the flue gas can physically and chemically poison the catalyst, leading to catalyst deactivation. In this paper, Mn/TiO2 catalysts with exposed TiO2 {0 0 1} (NS) and TiO2 {1 0 1} (NP) facets are studied for potassium poisoning. It was found that Mn/TiO2-NS exhibited higher denitrification efficiency and tolerance to potassium compared to Mn/TiO2-NP. Experimental characterizations and DFT calculations showed that the NH3-SCR reaction on the surface of both fresh Mn/TiO2-NS and Mn/TiO2-NP catalysts was controlled by the E-R and L-H mechanisms. The presence of K species did not decrease the specific surface area of Mn/TiO2-NS catalyst. Under the same K poisoning condition, Mn/TiO2-NS was able to retain more surface acidic sites and surface active species, whose reaction was still controlled by the E-R and L-H mechanisms. While the adsorption and activation of NO on the Mn/TiO2-NP surface was severely inhibited by the presence of K, resulting in the L-H mechanism blocked.

Abstract Mg and its related solid base catalysts have always been thought of with weak or medium basicity. Herein, we present the synthesis of Mg single atom catalyst (Mg 1 /NPC) with strong basicity by tuning its coordination environment, which shows unusual activity in strong‐base‐catalyzed transesterification reaction. Mg 1 /NPC were obtained through impregnation‐pyrolysis method, results manifest Mg single atoms are embedded in nitrogen doped carbon in penta‐coordination (Mg‐C 3 N 2 ) which endows Mg single atoms with strong basicity and is in contrast to traditional alkaline‐earth metal oxides. The novel Mg 1 /NPC exhibits excellent activity (40.2%) and stability in transesterification of methanol and ethylene carbonate to produce dimethyl carbonate (DMC), outperforming all state‐of‐the‐art Mg‐based solid base catalysts thus far reported as well as Ca, Na, and K‐based catalysts with superbasicity (2.5%–39.2%). This work might pave the way for the advancement of novel solid base catalysts with extraordinary sources of basicity for multifarious applications.

Indoor volatile formaldehyde is a serious health hazard. The development of low-temperature and efficient nonhomogeneous oxidation catalysts is crucial for protecting human health and the environment but is also quite challenging. Single-atom catalysts (SACs) with active centers and coordination environments that are precisely tunable at the atomic level exhibit excellent catalytic activity in many catalytic fields. Among two-dimensional materials, the nonmagnetic monolayer material g-C3N4 may be a good platform for loading single atoms. In this study, the effect of nitrogen defect formation on the charge distribution of g-C3N4 is discussed in detail using density functional theory (DFT) calculations. The effect of nitrogen defects on the activated molecular oxygen of Pt/C3N4 was systematically revealed by DFT calculations in combination with molecular orbital theory. Two typical reaction mechanisms for the catalytic oxidation of formaldehyde were proposed based on the Eley-Rideal (E-R) mechanism. Pt/C3N4-V3N was more advantageous for path 1, as determined by the activation energy barrier of the rate-determining step and product desorption. Finally, the active centers and chemical structures of Pt/C3N4 and Pt/C3N4-V3N were verified to have good stability at 375 K by determination of the migration energy barriers and ab initio molecular dynamics simulations. Therefore, the formation of N defects can effectively anchor single-atom Pt and provide additional active sites, which in turn activate molecular oxygen to efficiently catalyze the oxidation of formaldehyde. This study provides a better understanding of the mechanism of formaldehyde oxidation by single-atom Pt catalysts and a new idea for the development of Pt as well as other metal-based single-atom oxidation catalysts.