ChemSusChem:协同双原子催化剂:原子催化剂的下一个繁荣

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北京理工大学张加涛教授、戎宏盼副教授在ChemSusChem期刊发文评述了近年来协同双原子催化剂在合成和催化应用上取得的研究进展,重点讨论了同核、异核双金属原子的协同机理及构效关系,并对其发展所面临的挑战做出了展望。



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单原子催化剂(SACs)自从2011年被首次提出以来,由于其独特的电子结构、100%的原子利用率等优点受到了研究者的广泛关注。然而,SACs的金属负载量一般限制在1~2 wt%,否则容易造成金属聚集,破坏单原子分散特性。因此,即使SACs每个活性位点的催化活性很高,但是SACs的整体催化活性并不令人满意。同时,由于活性位点种类单一,尽管研究者们在结构工程调控上做了巨大努力,仍难以突破SACs的活性极限。此外,反应中间体之间吸附能的线性比例关系使得SACs在催化涉及多个中间体的复杂反应时难以获得最佳的催化效果。双原子催化剂(DACs)不仅具有SACs的所有优点,而且有望解决目前SACs所面临的困境。一方面,由于金属活性位点数量增加,DACs的金属负载量和整体催化活性得到提升;另一方面,双金属间的电子相互作用优化了活性位点d带中心;因此,DACs有望突破单一金属的本征活性,表现出前所未有的催化效果。同时,DACs中增加的金属原子可以应对多中间产物的复杂串联反应,为拓展更多催化反应类型开辟了道路。


北京理工大学张加涛教授、戎宏盼副教授全面总结了同核、异核双原子催化剂在氧还原反应、析氧反应、析氢反应、锌-空气电池、二氧化碳还原反应、串联反应等领域的研究进展,阐明了双金属原子间的协同作用原理及构效关系,并在文末给出了DACs未来发展将面临的机遇与挑战。该综述有利于读者全面了解DACs的发展现状,并为DACs指出了一个合理的发展方向。

文信息

Synergetic Dual-Atom Catalysts: the Next Boom of Atomic Catalysts

Huimin Liu, Prof. Hongpan Rong*, Prof. Jiatao Zhang*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200498




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