Lightly dispersed palladium Catalysts made from atomically dispersed metal atoms on oxide supports can exhibit very high per atom activity. However, the low loadings needed to prevent metal particle formation can limit overall performance. Liu et al. stably decorated titanium oxide nanosheets with relatively high loadings of single palladium atoms by reducing the ions with ultraviolet light and ethylene glycol. These catalysts cleaved H 2 into atoms and were highly effective for hydrogenating alkenes and aldehydes. Science , this issue p. 797

Surface coordination chemistry of nanomaterials deals with the chemistry on how ligands are coordinated on their surface metal atoms and influence their properties at the molecular level. This Perspective demonstrates that there is a strong link between surface coordination chemistry and the shape-controlled synthesis, and many intriguing surface properties of metal nanomaterials. While small adsorbates introduced in the synthesis can control the shapes of metal nanocrystals by minimizing their surface energy via preferential coordination on specific facets, surface ligands properly coordinated on metal nanoparticles readily promote their catalysis via steric interactions and electronic modifications. The difficulty in the research of surface coordination chemistry of nanomaterials mainly lies in the lack of effective tools to characterize their molecular surface coordination structures. Also highlighted are several model material systems that facilitate the characterizations of surface coordination structures, including ultrathin nanostructures, atomically precise metal nanoclusters, and atomically dispersed metal catalysts. With the understanding of surface coordination chemistry, the molecular mechanisms behind various important effects (e.g., promotional effect of surface ligands on catalysis, support effect in supported metal nanocatalysts) of metal nanomaterials are disclosed.

Hollow mesoporous silica spheres have recently attracted increasing attention. However, effective synthesis of uniform hollow mesoporous spheres with controllable well-defined pore structures for fundamental research and practical applications has remained a significant challenge. In this work, a straightforward and effective “cationic surfactant assisted selective etching” synthetic strategy was developed for the preparation of high-quality hollow mesoporous silica spheres with either wormhole-like or oriented mesoporous shell. The as-prepared hollow mesoporous silica spheres have large surface area, high pore volume, and controllable structure parameters. Our experiments demonstrated that cationic surfactant plays critical roles in forming the hollow mesoporous structure. A formation mechanism involving the etching of solid SiO2 accelerated by cationic surfactant followed by the redeposition of dissolved silica species directed by cationic surfactant is proposed. Furthermore, the strategy can be extended as a general strategy to transform silica-coated composite materials into yolk-shell structures with either wormhole-like or oriented mesoporous shell.

Abstract Atomically dispersing metal atoms on supports provides an ideal strategy for maximizing metal utilization for catalysis, which is particularly important for fabricating cost‐effective catalysts based on Earth‐scarce metals. However, due to the high surface energy and thus instability of single atoms, it remains challenging to fabricate stable atomically dispersed metal catalysts. Here, strategies for stabilizing atomically dispersed metal catalysts on various supports are summarized. Based on strategies to enhance the interaction between the metal and the support to prevent the sintering of metal atoms, several approaches to stabilize supported atomically dispersed metal catalysts are then extensively discussed. To close, the importance of the interface species surrounding single atoms in determining the catalytic properties of atomically dispersed metal catalysts is discussed, together with a summary of the prospects for the development of the field.

The design and synthesis of hollow/yolk-shell mesoporous structures with catalytically active ordered mesoporous shells can infuse new vitality into the applications of these attractive structures. In this study, we report that hollow/yolk-shell structures with catalytically active ordered mesoporous aluminosilica shells can be easily prepared by using silica spheres as the silica precursors. By simply treating with a hot alkaline solution in the presence of sodium aluminate (NaAlO2) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), solid silica spheres can be directly converted into high-quality hollow mesoporous aluminosilica spheres with perpendicular pore channels. On the basis of the proposed formation mechanism of etching followed by co-assembly, the synthesis strategy developed in this work can be extended as a general strategy to prepare ordered mesoporous yolk-shell structures with diverse compositions and morphologies simply by replacing solid silica spheres with silica-coated nanocomposites. The reduction of 4-nitrophenol with yolk-shell structured Au@ordered mesoporous aluminosilica as the catalyst has clearly demonstrated that the highly permeable perpendicular pore channels of mesoporous aluminosilica can effectively prevent the catalytically active yolk from aggregating. Furthermore, with accessible acidity, the yolk-shell structured ordered mesoporous aluminosilica spheres containing Pd yolk exhibit high catalytic activity and recyclability in a one-pot two-step synthesis involving an acid catalysis and subsequent catalytic hydrogenation for desired benzimidazole derivative, which makes the proposed hollow ordered aluminosilica spheres a versatile and practicable scaffold for advanced catalytic nanoreactor systems.

Air-stable atomically thick copper nanosheets are prepared and used for selective electrochemical reduction of CO 2 into CO.

Abstract Metal-support interaction is one of the most important parameters in controlling the catalysis of supported metal catalysts. Silica, a widely used oxide support, has been rarely reported as an effective support to create active metal-support interfaces for promoting catalysis. In this work, by coating Cu microparticles with mesoporous SiO 2 , we discover that Cu/SiO 2 interface creates an exceptional effect to promote catalytic hydrogenation of esters. Both computational and experimental studies reveal that Cu–H δ− and SiO–H δ+ species would be formed at the Cu–O–SiO x interface upon H 2 dissociation, thus promoting the ester hydrogenation by stablizing the transition states. Based on the proposed catalytic mechanism, encapsulting copper phyllosilicate nanotubes with mesoporous silica followed by hydrogen reduction is developed as an effective method to create a practical Cu nanocatalyst with abundant Cu-O-SiO x interfaces. The catalyst exhibits the best performance in the hydrogenation of dimethyl oxalate to ethylene glycol among all reported Cu catalysts.

From the fruits of