单原子（SA）催化剂为追求优异的催化性能提供了广泛的可能性，但其制备在热解过程中仍存在金属聚集和孔隙坍塌的问题。
基于此，华南理工大学李映伟教授和房瑞琪副教授（共同通讯作者）等人报道了一种通用的介质诱导渗透沉积策略，可以同时实现金属物种的单分散和非金属物种的可控转化，并合成了一系列N掺杂碳负载的SAs或异SAs（MaN4/MbN4@NC，Ma=Cu、Co、Ni、Mn；Mb=Co、Cu、Fe；NC=N-掺杂碳）。其中，CuN4/CoN4@NC具有高活性和选择性，可以实现苯甲醛的完全转化和99%的黄酮产量。通过DFT计算，作者验证了CuN4/CoN4@NC的形成机制。将原始Cu-ZIF-8的结构模型简化为CuN4/ZnN4@NC，将熔融态KCl-KBr介质构建为K8Cl2Br6或K16Cl4Br12。在CuN4/ZnN4@NC中，带正电的Cu和Zn原子倾向于与Cl和Br阴离子配位。Cu原子对Cl−和Br−的吸附能为-0.63 eV，高于Zn原子的吸附能（分别为-1.25 eV和-1.20 eV）。由于能量较低，Zn更倾向于与Cl−结合形成CuN4/ZnN4@NC-K16Cl4Br12。随后，熔融盐以Zn-K8Cl2Br6的形式从CuN4/ZnN4@NC中去除Zn物种，该过程的能量变化为-0.54 eV。接着，Co- K8Cl2Br6（生成方式与Zn-K8Cl2Br6相似）定位到残渣CuN4/vacN4@NC-K16Cl4Br12中形成的空位（vac）上，Co原子与四个N原子配位形成CuN4/CoN4@NC-K16Cl4Br12，该过程的能量变化为-1.59 eV。最后，通过彻底清洗去除K8Cl2Br6后得到CuN4/CoN4@NC。Atomic design of dual-metal hetero-single-atoms for high-efficiency synthesis of natural flavones. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-35598-3.https://doi.org/10.1038/s41467-022-35598-3.
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