Small Methods:二维材料负载的单原子催化剂在CO2转化和水裂解体系中的研究进展

先进的纳米催化技术为能源、环保和化学合成等领域带来了新的机遇,是实现社会由化石能源向新兴能源体系转变的重要途径。近些年来,单原子催化剂的异军突起为这一领域注入了新的活力。当金属粒子的分散度到达单原子尺寸时,会引起量子尺寸效应、不饱和配位环境和金属-载体相互作用等新的特性,因此单原子催化剂拥有更高的催化性能。然而单原子具有显著提高的表面自由能,这种极高的表面能导致制备和催化过程中颗粒的聚集和催化活性位点的减少,严重制约了单原子催化剂的实际发展与应用。进一步的研究表明,利用单原子和载体材料之间的强相互作用力可以获得在二维材料表面分散均匀的单原子催化剂。这样不仅能抑制单原子的团聚,还能改变其电子结构从而提高整体的催化性能。

近期,首尔国立大学的Mohammadreza Shokouhimehr教授和Ho Won Jang教授针对当前单原子催化剂的研究热点,结合其在电解水和CO2还原方面的应用,在Small Methods上发表了题为“Electrocatalytic Water Splitting and CO2 Reduction: Sustainable Solutions via Single-Atom Catalysts Supported on 2D Materials”的综述文章。首先,作者介绍了单原子催化剂的定义和载体二维材料的类型。接着讨论了几种常见的单原子催化剂的合成策略和二维材料活性中心的制备方法,并指出了每种合成方法的优缺点及应用领域。为了揭示单原子催化剂的基本性质,作者对催化剂进行了一系列的表征,为以后的机理研究打下了基础。随后,作者以析氢反应、氧还原反应和CO2还原反应为例,充分证明了单原子催化剂在电催化领域的应用前景。最后,作者对单原子催化剂的未来进行了展望,希望获得负载量更高的催化剂,同时能在晶体管和存储器等领域拓宽它们的实际应用。相关论文在线发表在Small Methods(DOI: 10.1002/smtd.201800492)上,论文的第一作者为博士生Ki Chang Kwon。

Speak Your Mind

*