催化作为化学工业的引擎,广泛应用于能源、化学品、药品和食品生产等领域。单原子催化剂(SACs)作为催化领域最活跃的研究前沿之一,为桥梁均相和多相催化之间的异性提供了新的视野,有助于精确识别催化剂中的活性位点结构,并为在原子尺度上解析其结构-性能之间关系提供了新机遇。
实验室韩丽丽研究团队对SACs在催化领域已展现出显著的发展、成就和未来的研发聚焦领域进行了总结概述,在Inorganic Chemistry Frontiers发表题为“Local structural environment of single-atom catalysts”的综述论文。该综述从金属单原子(MSA)、负载MSA量、电负性、氧化态、配位原子和配位数等局域结构环境方面出发,详细介绍了SACs的结构与性能之间关联,并深入解析了其与催化反应之间作用机制与内在联系;最后论述了SACs在催化领域面临的主要挑战,并对其领域研究进行展望。
SACs在催化领域已展现出显著的发展和成就,但仍面临一些挑战。为了进一步推进这一领域,未来的研发应聚焦于以下三个方面:首先,精确调控SACs的结构,实现对其电子结构的合理调控产生协同效应,从而进一步提高原子利用率、降低能垒、提高催化效率;其次,利用原位表征技术增进对SACs催化机制的理解,在原子水平上研究其结构-性能的关系以及催化机理和动力学,以深入了解并阐明SACs在反应体系中的催化机制;最后,面向商业化应用需求,探索和开发可控合成具有均匀分散的高负载MSA的SACs并具有高稳定性,优化化工生产、减轻环境污染和降低生产成本等合成工艺。总之,SACs在推动各种催化应用的发展和推动其商业化方面具有巨大的潜力。
相关工作以“Local structural environment of single-atom catalysts”为题发表在Inorganic Chemistry Frontiers (DOI: 10.1039/D3QI01576A) 上,并被选为该期刊2023年度热点文章。实验室博士后陈正是该论文的第一作者。
文章链接:https://doi.org/10.1039/D2CS00217E
(韩丽丽团队、科技发展部 联合供稿)
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