Small Methods:MOF衍生碳负载的单原子催化剂研究进展

近日,北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室的刘军枫教授/孙晓明教授课题组在Small Methods上发表题为“Recent Advances for MOF-Derived Carbon-Supported Single-Atom Catalysts”的综述论文,第一作者是北京化工大学青年教师韩爱娟博士。

单原子催化剂因其独特的催化性能近来备受关注。然而,由于金属单原子表面能量较高,其制备仍面临着重大的挑战。金属有机框架(MOF)衍生的碳材料具有较高的表面积、多孔结构和丰富的氮原子含量,被发现可以用来锚定高速运动的金属原子。虽然近期报道了许多关于单原子催化剂的综述,但尚未有关于MOF衍生碳负载的单原子催化剂的系统性综述。

在本文中,作者从两方面系统总结了由MOF衍生碳负载的单原子催化剂的研究进展。首先,根据热解过程的化学机理,分四类总结了MOF衍生碳负载的单原子催化剂的合成策略,包括直接热解预设计MOFs策略、直接热解含空间限域金属分子的MOFs策略、热解-酸洗策略、通过MOF热解自上而下由块体金属制备单原子策略。随后,作者对MOF衍生碳负载的单原子催化剂在催化领域的应用做了系统总结,包括氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)、析氢反应(HER)、氮气还原(N2RR)等电催化反应和选择性加氢等多相催化反应。最后文章对MOF衍生碳负载单原子催化剂的优点进行了总结,并对该领域发展面临的挑战和机遇进行了总结展望。

这项工作得到了国家重点研究发展计划(2017YFA0206500)、国家自然科学基金、北京市自然科学基金(2172042)、中石油创新基金和中央高校基础研究基金的支持。

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