The emergence of zerovalent atom catalysts has been highly attractive for catalytic science. For many years, scientists have explored the stability of zerovalent atom catalysts and demonstrated their unique properties. Here, we describe an atom catalyst (AC) with atomically dispersed zerovalent molybdenum atoms on graphdiyne (Mo0/GDY) with a high mass content of Mo atoms (up to 7.5 wt %) that was synthesized via a facile and scalable process. The catalyst shows both excellent selectivity and activity in the electrochemical reduction of nitrogen and in the hydrogen evolution reaction in aqueous solutions at room temperature and pressure. It is noted that this catalyst is the first bifunctional AC for highly efficient and selective ammonia and hydrogen generation. The catalytic process of our catalyst is well understood, the structure is defined, and the performance is excellent, providing a solid foundation for the generation and application of the new generation of catalysts.

ABSTRACT A major impediment to the development of the efficient use of artificial photosynthesis is the lack of highly selective and efficient photocatalysts toward the conversion of CO2 by sunlight energy at room temperature and ambient pressure. After many years of hard work, we finally completed the synthesis of graphdiyne-based palladium quantum dot catalysts containing high-density metal atom steps for selective artificial photosynthesis. The well-designed interface structure of the catalyst is composed of electron-donor and acceptor groups, resulting in the obvious incomplete charge-transfer phenomenon between graphdiyne and plasmonic metal nanostructures on the interface. These intrinsic characteristics are the origin of the high performance of the catalyst. Studies on its mechanism reveal that the synergism between ‘hot electron’ from local surface plasmon resonance and rapid photogenerated carrier separation at the ohmic contact interface accelerates the multi-electron reaction kinetics. The catalyst can selectively synthesize CH4 directly from CO2 and H2O with selectivity of near 100% at room temperature and pressure, and exhibits transformative performance, with an average CH4 yield of 26.2 μmol g−1 h−1 and remarkable long-term stability.

Fresh pork is easily contaminated by microorganisms, leading to spoilage. Dielectric barrier discharge (DBD) cold plasma technology has shown significant advantages in the preservation of meat. However, severe lipid oxidation of pork resulting from DBD treatment greatly limits its development. Herein, the antibacterial D@MSNs-P/PCL nanofiber membranes were prepared by modification polycaprolactone (PCL) with pre-reported nanomaterials (D@MSNs-P) through electrostatic spinning. Compared with the PCL membranes, the D@MSNs-P/PCL membranes showed better water stability, lower water vapor transmission rate, stronger hydrophobicity, and potent antibacterial activity. The D@MSNs-P/PCL membranes can be used for wrapping fresh pork before treatment with DBD plasma, which can not only improve the antibacterial efficiency but effectively inhibit the lipid oxidation and color change of fresh pork, extending the shelf life for 2 days. The developed D@MSNs-P/PCL membranes can also be used alone to preserve other fresh meat or oily food, with a wide range of application prospects.