图1 MOF催化剂的三种活性位点

金属有机骨架（MOFs）是由金属离子或金属原子簇与多齿有机配体结合构成的多孔晶体材料。近年来，MOFs与基于MOF的复合材料在协同催化及串联催化反应中的应用已受到研究人员的广泛关注。在这篇综述中，中科院福建物质结构研究所的曹荣研究员（通讯作者）团队介绍了MOFs在有机协同催化、光催化及串联反应催化中的应用。在这些反应中，基于MOFs的多功能催化剂能提供以下三种活性位点：(1)开放的金属活性中心和有机连接体；(2) 孔结构中的客体活性位点和MOF结构中的其他活性位点；(3) MOF负载的双金属纳米颗粒（NPs）。这篇综述详细介绍了MOFs基催化剂能催化的反应种类及反应机制，但并未讨论只涉及一种活性位点的情况和仅把MOFs作为催化剂载体的情况。

文献信息：Multifunctional metal-organic framework catalysts: synergistic catalysis and tandem reactions(Chem. Soc. Rev., 2017, DOI:10.1039/C6CS00250A)

2Chem. Soc. Rev. 综述：聚离子液体的合成与应用前沿

图3 聚离子液体的合成与应用

聚离子液体（PILs）是由离子液体（ILs）单体聚合得到的高分子骨架，其重复单元中含有阴、阳离子，可用作聚合物电解质。聚离子液体不但具有离子液体的优势（如低的蒸气压、高的热稳定性、不可燃型、高的离子电导率和宽的电化学稳定窗口等），还有不同于离子液体的形貌和结构，具有非常强的可设计性。在这篇综述中，苏州大学的严锋教授（通讯作者）团队聚焦于聚离子液体的合成策略与电化学应用，介绍了聚离子液体的分子结构、合成策略及调控手段，并归纳了近期聚离子液体在电化学储能材料、智能响应材料、聚合物基碳材料、抑菌材料、电化学催化及传感、吸收分离等方面的应用。研究人员不仅讨论了聚离子液体在应用中面临的问题，还提出了提升聚离子液体物理化学性能的方法，并对其未来的发展和应用作出展望。

文献信息：Frontiers in poly (ionic liquid) s: syntheses and applications(Chem. Soc. Rev., 2017, DOI:10.1039/C6CS00620E)

3JACS观点：金属纳米材料的表面配位化学

图4金属纳米材料的表界面配位化学主要涉及以下四个方面：(1) 表面金属原子的配位数；(2) 表面配体及其对反应物与金属之间相互作用的影响；(3) 表面配体引起的电子效应；(4) 金属–载体界面的局域配位环境。

表面配位化学通过影响金属纳米材料的表面配位状态，对金属纳米材料的形貌、结构及物理化学性质起到重要的调控作用。在这篇文章中，厦门大学的郑南峰教授和傅钢教授（共同通讯作者）等指出，选择性吸附在金属纳米材料特定晶面上的小分子不仅能有效调控金属纳米材料的几何形状，还能通过空间位阻效应和电子相互作用提高体系的催化活性。然而，表面配位化学的研究仍面临以下困难：(1) 缺少在分子水平上揭示表面配位结构的有力表征手段；(2) 模型材料体系的建立。这篇文章介绍了表面配位化学对金属纳米材料的制备和性质的影响，并对引入配体造成的空间位阻效应和电子效应进行讨论。从分子水平上解析表面配位结构对于揭示表面反应机理具有重大意义。通过建立一维或二维金属纳米材料并采用高分辨表面检测手段（如原子级分辨的电子能量损失谱、针尖增强拉曼光谱等），能检测到增强的表面信号并据此推断出与表面配位有关的化学信息。通过材料科学、谱学、计算化学等领域的密切合作，有望对金属纳米颗粒的表面配位化学进行更深入的理解和更精密的操纵。

文献信息：Surface coordination chemistry of metal nanomaterials(J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI:10.1021/jacs.6b10978)

4Chem. Soc. Rev.综述：分级结构多孔材料的合成策略与结构设计

图5合成MOFs分级结构的基本策略：模板效应与配体效应

具有分级结构的多孔材料在能量转化及储存、催化、吸附、分离、生命科学等领域有巨大的应用潜力。对于多孔材料而言，其分级结构指的是在孔径、形貌、结构、组分等方面存在差异的各部分相互结合形成整体。在这篇综述中，武汉理工大学的苏宝连教授、阳晓宇教授、陈丽华研究员、李昱教授（共同通讯作者）等对分级结构多孔材料的合成策略和应用进展进行了汇总，分析了天然分级结构多孔材料的优缺点，并结合大量实例系统介绍了人工合成分级结构多孔材料的一系列方法及合成产物的结构特点，为分级结构多孔材料的合成策略与结构设计提供了宝贵的资料。

文献信息：Hierarchically porous materials: synthesis strategies and structure design(Chem. Soc. Rev.,2017, DOI:10.1039/C6CS00829A)

5Chem. Soc. Rev. 综述：二维材料约束下的表面化学与催化反应

图7二维材料约束下的化学过程

二维材料的面内结合力强而面间作用力弱，由此在二维材料片层之间或二维材料与基底表面之间形成的狭小空间为化学反应提供了场所。在固态基底表面沉积二维材料作为模型体系，即可研究这一狭小空间内的特殊化学过程。在这篇综述中，中国科学院大连化学物理研究所的包信和院士和傅强研究员（通讯作者）等提出，许多原子和分子都可以嵌入二维材料。而二维材料覆盖下的狭小空间可以作为二维纳米容器甚至反应器，为催化反应、表面吸附层生长、化学气相沉积、电化学反应等过程提供反应场所。二维材料对表面化学和催化反应具有不可忽视的调控作用，它削弱了分子在二维材料表面的吸附作用并促进了表面化学过程。据此，可以设计由二维材料包覆的纳米催化剂用于促进异相催化、电化学反应、能量储存及转化等过程。

文献链接：Surface chemistry and catalysis confined under two-dimensional materials（Chem. Soc. Rev., 2017, DOI: 10.1039/C6CS00424E）

6Chem. Commun.综述：高价态Cp*Co(III)催化C-H键的功能化反应

图8 亚胺的芳基化反应的催化循环

近年来，利用第一过渡系中的过渡金属化合物定向催化C-H键的功能化反应已取得了较大的进展。在众多过渡金属基催化剂中，不同价态的钴化合物能广泛应用于C-H键的功能化反应，并引起了研究者的兴趣。对C-H键功能化反应具有催化活性的Co(III)不仅可以由Cp*Co(III)解离释放产生，还可以通过低价态钴基催化剂的氧化获得。在这篇综述中，四川大学的余孝其教授和陈善勇副教授（共同通讯作者）等对高价态Cp*Co(III)催化C-H键功能化反应的研究进展进行了概述。目前，已有大量研究聚焦于C(sp²)–H键的功能化反应，而有关C(sp³)–H键功能化反应的研究却鲜有报导。

文献链接：C–H functionalization by high-valent Cp*Co(III) catalysis（Chem.Commun., 2017, DOI:10.1039/C6CC09651D）

7Chem. Soc. Rev.综述: 金属基催化剂用于涉及异腈类化合物的C-H键功能化反应

图10 异腈类化合物的活性位点

在这篇综述中，上海大学的许斌教授（通讯作者）全面概括了在金属基催化剂存在条件下烃类化合物与异腈类化合物反应的最新进展。在金属基催化剂的作用下，烃类化合物中的C-H键被活化，并允许异腈类化合物插入。该方法为制备结构复杂的杂环化合物提供了一条捷径。但这种方法往往需要复杂的反应条件，并且只能用于特定的反应体系。此外，研究人员需要将目光聚焦在反应机理的探索及手性产物的合成等方面，以提高反应效率和选择性，提升该反应在有机化学品及药物合成、材料应用等方面的应用潜力。

文献链接：Metal-catalyzed C–H functionalization involving isocyanides（Chem. Soc. Rev., 2017, DOI:10.1039/C6CS00384B）

8Chem. Soc. Rev.综述:MOF与金属纳米颗粒的协同催化效应

图12 MOF与金属纳米颗粒的协同催化效应

在这篇综述中，中国科学技术大学的江海龙教授（通讯作者）等概述了金属纳米颗粒/MOF复合材料的合成策略、表征手段及其在异相催化中的研究进展。该综述侧重分析了金属纳米颗粒与MOF之间的协同效应及其对异相催化性能的影响。最后，该综述分析了金属纳米颗粒/MOF复合材料体系存在的问题，并对其应用前景作出了展望。

文献链接：Metal–organic frameworks meet metal nanoparticles: synergistic effect for enhanced catalysis（Chem. Soc. Rev.,2017, DOI:10.1039/C6CS00724D）

9Chem. Rev.综述：MOF基碱性催化剂在异相催化中的应用

图19 MOF基碱性催化剂的分类和引入碱性官能团的方法

基于MOFs的固体碱催化剂在有机催化反应中起到至关重要的作用。与传统的固体碱催化剂相比，通过对MOFs骨架进行功能化修饰能使MOFs含有不同种类的碱性基团。南京工业大学的孙林兵教授（通讯作者）为MOF基碱性催化剂的合成、表征、催化的研究进展作出了第一篇综述：(1)在合成部分，该工作举例说明了向MOFs骨架引入碱性基团（金属位点或有机配体）的不同方法，并介绍了设计和制备MOF基碱性催化剂的原则；(2) 在表征部分，该工作介绍了用于研究MOF基碱性催化剂构效性能的实验表征及计算方法，并侧重介绍了CO₂程序控温脱附和不同分子吸附条件下的红外光谱测试等测试手段；(3) 在催化应用部分,该工作重点介绍了MOF基碱性催化剂在Knoevenagel缩合、羟醛缩合、Michael加成等有机反应中的应用，并对MOF基碱性催化剂与传统固体碱催化剂之间的催化性能差异作出了对比。

文献链接：Metal–Organic Frameworks for Heterogeneous Basic Catalysis（Chem. Rev.,2017, DOI:10.1021/acs.chemrev.7b00091）

10Coordin. Chem. Rev.综述：基于MOF基底或前驱体的高性能异相催化材料

图28 MOF在异相催化中的应用

MOF由于具有大的比表面积、分级的孔结构、低密度、可控的骨架结构和孔径等特点而倍受研究人员的青睐。在这篇综述中，中国科学院长春应用化学研究所的张洪杰院士（通讯作者）介绍了从MOF基底或前驱体出发得到的高性能异相催化材料，并对其制备过程及其在电催化（HER、OER、ORR）、光催化、有机催化（气相有机反应和液相有机反应）等异相催化反应中的研究进展作出了全面汇总，并对MOF基异相催化剂的设计原则进行了探讨。

文献链接：Highly efficient heterogeneous catalytic materials derived from metal-organic framework supports/precursors（Coordin. Chem. Rev.,2017, DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2017.02.010）

11JMCA综述：二维材料在能量储存与转化领域的电催化应用

图32 二维纳米片在电催化、光催化及异相催化中的应用

纳米片具有二维层状结构和可调控的性质，极其适用于各类催化反应。为了取代贵金属基催化剂，实现高效率储能技术的推广，需要大力发展非贵金属基催化剂。在这篇综述中，北京化工大学的孙振宇教授（通讯作者）等汇总了纳米片在ORR、OER、HER、CO₂还原等电催化反应中的最新研究进展。该工作发现，部分材料纳米片的电催化性能已经超过了经典的贵金属基催化剂。特别的，对于CO₂还原为甲醇的电催化反应，不含金属元素的碳纳米片能起到最好的电催化效果。纳米片在电催化领域的发展有望改变异相催化的局面。

文献链接：Two-dimensional nanosheets for electrocatalysis in energy generation and conversion（J. Mater. Chem. A,2017, DOI:10.1039/C7TA00075H）

12Chem. Eur. J.综述：过渡金属催化的亲电胺化反应：邻苯甲酰羟胺用于C-N键的形成

图37过渡金属催化的亲电胺化反应

过渡金属催化的亲电胺化反应是形成C-N键的有效途径。目前这类反应中广泛采用的亲电胺化试剂是邻苯甲酰羟胺。在这篇综述中，山东理工大学的刘会老师和刘青老师（共同通讯作者）等对过渡金属催化的亲电胺化反应和其中涉及的邻苯甲酰羟胺的研究进展作出了汇总。该综述展示了相关的开创性工作，并对其反应机理进行了细致的讨论。

文献链接：Transition‐Metal‐Catalyzed Electrophilic Amination: Application of O‐Benzoylhydroxylamines in the Construction of the C−N Bond（Chem. Eur. J.,2017, DOI: 10.1002/chem.201601607）

13Adv. Sci.综述：MOF基催化剂用于电催化及光催化分解水反应的最新进展

图41 用Ti-MOF-NH2催化剂在可见光下进行光催化分解水制氢

MOF具有大的比表面积、可调控的孔结构和可设计的骨架结构。近年来，采用MOF基催化剂用于电催化及光催化分解水反应已成为能量储存及转化领域的研究热点。在这篇综述中，南京工业大学的邵宗平教授（通讯作者）等对用于电催化及光催化分解水反应的MOF基催化剂研究进展进行了汇总。该工作首先介绍了电催化及光催化分解水反应的基本原理，并分析了影响催化效率的主要因素。随后，该综述介绍了MOF基催化剂的合成策略。最后，该综述介绍了利用电能或光能分解水所面临的巨大挑战，并对MOF基催化剂的发展前景作出了展望。

文献链接：Recent Progress in Metal‐Organic Frameworks for Applications in Electrocatalytic and Photocatalytic Water Splitting（Adv. Sci.,2017, DOI: 10.1002/advs.201600371）

14 Chem. Rev.综述：自由基机理的C-H键活化/交叉偶联反应研究进展

图48 C-H键活化/交叉偶联反应遵循自由基机理

近年来，学术界和工业界对自由基机理的C-H键活化/交叉偶联反应的兴趣与日俱增。该反应以高的原子利用率和简洁的化学反应步骤把小分子片段连接起来，起到与传统方法互补的作用。采用第一过渡系的过渡金属基催化剂，并以过氧化物作为自由基引发剂，借助光催化手段实现该反应已成为近年来的研究热点。在这篇综述中，武汉大学的雷爱文教授（通讯作者）等简要介绍了C-H键活化产生的自由基和阳离子自由基的研究现状及研究方法。这篇综述涵盖了自由基加成反应、自由基级联反应、自由基/自由基交叉偶联反应、自由基与M-R基团的偶联反应、自由基阳离子与亲核试剂的偶联反应。

文献链接：Recent Advances in Radical C–H Activation/Radical Cross-Coupling（Chem. Rev.,2017, DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00620）

15JACS综述：大孔的有序介孔材料合成策略

图60 有序介孔材料的合成与应用

有序介孔材料的传统合成方法通常是利用表面活性剂或两亲性嵌段共聚物的软模板法。但目前市售的软模板种类十分有限，导致制得的有序介孔材料通常只有小的孔径和结晶度低的骨架。为了合成不同形貌、结构及表面性质的有序介孔材料，研究人员将焦点转向到两亲性嵌段共聚物的合成，并以合成的两亲性嵌段共聚物作为软模板合成所需的两亲性嵌段共聚物。在这篇综述中，复旦大学的邓勇辉教授（通讯作者）等介绍了以两亲性嵌段共聚物作为软模板合成有序介孔材料的最新研究进展，并对其合成策略进行了深入讨论。随后，该工作对大孔的有序介孔材料在催化、传感、储能、生物医药等领域的应用。最后，该综述对用这种方法制得的有序介孔材料的应用前景作出了展望。

文献链接：New Insight into the Synthesis of Large-Pore Ordered Mesoporous Materials（J. Am. Chem. Soc.,2017, DOI: 10.1021/jacs.6b11411）

16 Asian J. Org. Chem.综述：金属催化直接二氟甲基化反应

图61金属催化直接二氟甲基化反应

含氟有机物在医药、农业、材料等领域起到重要的作用。为了合成含氟有机物，研究人员对亲核反应、亲电反应、自由基反应、金属催化反应等途径进行了广泛的研究，并通过这些反应将氟原子或含氟官能团整合到有机分子中去。然而，将轻度氟化的官能团整合进有机分子的研究却鲜有报导。在这篇综述中，中国科学院上海有机化学研究所的胡金波研究员（通讯作者）等总结了金属催化作用下直接二氟甲基化反应的最新研究进展。

文献链接：Metal‐Catalyzed Direct Difluoromethylation Reactions（Asian J. Org. Chem.,2017, DOI: 10.1002/ajoc.201600509）

17 ACS Catal.综述：光电催化分解水反应中共催化剂、电解质溶液及界面的重要作用

图64 光电催化分解水的装置和原理

在这篇综述中，中国科学院大连化学物理研究所的李灿院士（通讯作者）课题组总结了国内外通过调控电极–溶液、半导体–助催化剂界面提高光电催化分解水效率的研究进展，重点讨论了助催化剂、电解液和界面功能层修饰的重要作用，并对半导体–溶液界面、载流子分离传输和转移、表面反应机理等诸多科学问题，以及反应器设计、反应条件等参数的影响进行了讨论和展望。首先，大量研究表明，担载助催化剂是降低反应势垒、促进表面反应的最有效手段。其次，电解液参数的调控是提高光电催化分解水效率的重要手段，因为电解液离子会显著影响表面反应(阳离子可影响水分解及其逆反应过程，阴离子可参与质子转移过程)。此外，通过合适的界面层(例如空穴传输层、空穴储存层、电子阻挡层等)进行助催化剂和半导体之间的界面修饰，对促进电荷分离和转移、提高电极效率和稳定性起到关键作用。

文献链接：Photoelectrocatalytic Water Splitting: Significance of Cocatalysts, Electrolyte, and Interfaces（ACS Catal.,2017, DOI:10.1021/acscatal.6b03107）

18Chem. Eur. J.综述：非对映选择性合成反应的催化策略

图72非对映选择性合成反应的催化策略

含多个立体中心的手性分子在自然界和药物中广泛存在。目前，采用非对称催化策略已经能够可控合成手性分子的对映异构体。但大多数有机反应更倾向于生成其中一种非对映异构体，这使非对映选择性合成的实现更加困难。在这篇综述中，四川大学的冯小明院士（通讯作者）团队介绍了非对映选择性合成的重大进展，并系统讨论了非对映选择性合成可采用的催化策略。这篇综述为开发新的非对映选择性合成催化策略及拓宽非对映选择性合成的反应类型奠定了基础。

文献链接：Catalytic strategies for diastereodivergent synthesis（Chem. Eur. J.,2017, DOI: 10.1002/chem.201604617）

19 Acc. Chem. Res.综述：过渡金属催化C-H键功能化及平面手性二茂铁的合成

图80过渡金属催化C-H键功能化及平面手性二茂铁的合成

在这篇综述中，中国科学院上海有机化学研究所的游书力研究员（通讯作者）等对其研究团队通过非对称C-H键功能化反应合成平面手性化合物的最新进展作出了介绍，同时介绍了其他相关的国内外进展。该综述首先举例介绍了平面手性二茂铁的非对映选择性和对映选择性合成。其次，该综述介绍了在Pd [Pd(II)、Pd(0)]、Ir、Rh、Au、Pt基催化剂作用下经C-H键活化实现不同结构平面手性二茂铁的非对称合成。最后，该工作用DFT计算方法研究了Pd基催化剂作用下C-H键功能化具有高对映选择性的根源。该工作为平面手性二茂铁的设计和合成提供了理论和实验依据。

文献链接：Synthesis of Planar Chiral Ferrocenes via Transition-Metal-Catalyzed Direct C–H Bond Functionalization（Acc. Chem. Res.,2017, DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00573)

20 Angew. Chem. Int. Ed.：综述：碳催化在液相反应中的应用

图81 液相反应中的碳催化

将不含金属元素的碳材料用作催化剂是实现气相反应和液相反应催化的绿色途径。在这篇综述中，中国科学院金属研究所的苏党生研究员和德国马普所的Robert Schlögl教授（共同通讯作者）等介绍了碳材料催化剂用于液相反应的前沿进展，侧重讨论了碳材料在液相反应中的催化机理，并对碳催化液相反应的优势和限制进行了系统分析。

文献链接：Carbocatalysis in Liquid‐Phase Reactions（Angew. Chem. Int. Ed.,2017, DOI: 10.1002/anie.201600906)

21Applied Catalysis B综述：元素掺杂对g-C₃N₄光催化性能的影响

图87元素掺杂对g-C₃N₄的影响及其应用

石墨型氮化碳（g-C₃N₄）是一种不含金属元素的共轭聚合物，是一种环境友好的可见光催化剂。然而，纯g-C₃N₄存在光吸收能力弱、比表面积低、光生电子-空穴复合快等问题，严重限制了其光催化活性。通过元素掺杂能调控g-C₃N₄的电子结构和禁带宽度，从而拓宽其光响应范围，提升光生电子-空穴的分离效率。在这篇综述中，湖南大学的袁兴中教授（通讯作者）等介绍了经掺杂的g-C₃N₄用于光催化分解水、光催化CO₂还原、光催化降解水中和空气中的有机污染物等反应的研究进展。通过金属元素与非金属元素的掺杂、共掺杂、形成异质结等手段，能有效调控g-C₃N₄的晶体结构、微观结构及电子结构，增强g-C₃N₄的可见光吸收能力，促进光生载流子在g-C₃N₄中的输运和分离，延长光生载流子寿命，从而提高g-C₃N₄的光催化效率。最后，该综述总结了g-C₃N₄掺杂所面临的挑战。

文献链接：Doping of graphitic carbon nitride for photocatalysis: A reveiw（Applied Catalysis B: Environmental,2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.06.003)

22 AM综述：分子催化剂与MOF形成的复合催化剂用于高效异相反应

图90 A) PCN-222的骨架结构；B) PCN-222在可见光下催化CO₂还原

在这篇综述中，浙江大学的吴传德教授（通讯作者）团队介绍了将分子催化剂和MOF结合起来形成复合催化剂的策略，并探讨了这种复合催化剂的设计原则和合成方法，随后侧重讨论了活性位点、微环境、孔道结构等对分子催化剂/MOF体系催化性能起到显著影响的结构因素。

文献链接：Incorporation of Molecular Catalysts in Metal–Organic Frameworks for Highly Efficient Heterogeneous Catalysis（Adv. Mater.,2017, DOI: 10.1002/adma.201605446)

23 Chem. Soc. Rev.综述：MOF内部纳米结构的可控设计与合成

图98 MOF封装活性组分形成的不同结构

与传统的多孔材料相比，MOFs具有孔径、孔形状可控和表面化学基团可修饰等优点，这些性质使其成为理想的载体，并可用于封装活性组分，从而全面提升活性组分的活性、选择性及稳定性。如何选择性的将活性组分封装在MOFs孔道内部，进一步对封装的活性组分的尺寸、组成和结构进行调控，是制备结构稳定、高活性和高选择性MOFs基复合材料的关键。在这篇综述中，华南理工大学的李映伟教授（通讯作者）全面分析了MOFs材料作为活性组分载体的优势和挑战，系统总结了各类封装技术，并归纳了MOFs封装各类活性组分的实例，以及其在催化、吸附、生物等领域展示出的优异协同效应，并就MOFs基复合材料的未来发展应用方向进行了展望，这对材料、化学和物理等相关领域的研究具有较好的参考价值。

文献链接：Controllable design of tunable nanostructures inside metal–organic frameworks（Chem. Soc. Rev.,2017, DOI: 10.1039/C6CS00537C)

24 Chem. Rev.综述：温控型离子液体的性质研究和催化应用进展

图100 离子液体的热力学相图

离子液体是由有机阳离子和不同的阴离子组成的有机盐。离子液体特殊的物理化学性质使其在催化、材料、电化学、生物质转化等领域有广泛的应用。温控型离子液体是一种特殊的功能化离子液体，其性质随温度的变化而改变。在这篇综述中，华东理工大学的侯震山教授（通讯作者）课题组介绍了各类温控型离子液体的基本性质，其中对该类体系呈现上临界溶液温度（UCST）和下临界溶液温度（LCST）的原因进行了深入的讨论，重点阐述了这种特殊性质在催化领域的应用：这类离子液体参与的反应在反应过程中是均相，而反应后随温度变化则变成多相，从而实现催化剂和产物的清洁分离，该文最后也对温控型离子液体的发展前景进行了展望。

文献链接：Temperature-Responsive Ionic Liquids: Fundamental Behaviors and Catalytic Applications（ACS Sustainable Chem. Eng.,2017, DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b00153)