Small Methods:基于金属—载体相互作用的单原子催化研究进展综述

电催化能源转化和存储技术的创新发展对推动新能源产业的应用起到了至关重要的作用。设计和开发性能优异的电催化剂是实现新能源转化利用和发展新能源技术的关键。近年来,单原子电催化剂由于其最大化的原子利用率、高效的催化活性使其成为电催化领域倍受关注的新兴研究方向之一。然而,单原子具有极高的比表面能,容易发生原子的迁移和团聚,使得其在合成和应用上存在极大的挑战。设计合成高效且稳定的单原子电催化剂的基本原则是要求单原子与载体之间存在强的相互作用。一方面,能够有效地避免单原子的迁移团聚,进而稳定单原子;另一方面,这种相互作用可以改善单原子的电子结构及其周围的配位环境,从而实现高效的单原子催化。

近日,天津大学张兵课题组在Small Methods上发表了题为“Insights into SingleAtom Metal-Support Interactions in Electrocatalytic Water Splitting”的单原子催化综述文章。该文章以单原子与载体间的强相互作用为主线,系统总结了单原子的重要研究进展。首先,作者介绍了稳定单原子常用的载体类型和多种可控合成策略,讨论了单原子—载体相互作用在合成过程中的重要作用,并指出了每种合成策略的优劣之处。其次,为了从原子级水平上准确地认识单原子催化剂,作者对当前所采用的先进表征技术手段进行了概述。随后,作者以电解水应用为例,从单原子在催化过程中所扮演的两个不同角色(作为催化活性位点和助催化剂)出发总结了其应用优势,并讨论了单原子—载体相互作用在提高电催化性能方面所发挥的重要作用。最后,作者对单原子催化进行了总结,并分别从单原子催化剂的可控制备与性能提升、催化剂活性位点识别、单原子构效关系等方面对单原子催化领域的发展方向和研究前景做出了展望。

该综述文章“Insights into Single‐Atom Metal-Support Interactions in Electrocatalytic Water Splitting”在线发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201800481)上。

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