楼雄文Angew综述：单原子催化剂在CO2转换/分解水中的进展

纳米技术

2020-12-15

开发具有能源转换能力的电催化剂、替换传统能源，有望实现解决化石能源危机、及带来的环境问题，因此开发高性能电催化剂在电催化技术中是关键地位。单原子催化剂（SACs）能够以原子级均匀分散在基底上，在催化领域展示了广泛的前景，在多种领域中展示了应用优势。在设计单原子结构催化剂的过程中，原子的近配位环境、长程电子相互作用、配位结构的微环境对单原子催化剂的催化反应机理、性能有明显影响作用。有鉴于此，南洋理工大学楼雄文、Deyan Luan等综述报道了原子级分散催化剂中心的发展，以及单原子催化剂在CO₂电化学还原反应、水分解反应中的应用。基于各种operando表征技术考察了催化反应机理、催化反应中结构-性能之间的关系。随后，对单原子催化剂用于CO₂电化学能源转化中面临的挑战、前景进行总结和阐释。

本文要点：

（1）

对单原子催化剂中在电化学催化领域中实现的突破性进展进行介绍，对结构-性能之间的关系和精确调控配位结构进行总结和介绍，介绍了单原子催化剂在CO₂还原、分解水反应中进展情况进行总结。特别对operando表征技术动态监测催化反应过程中催化剂结构中心变化过程进行阐释。

（2）

讨论了近配位结构调控（配位数目、附近的配位异原子）、长程配位结构调控（N等非金属、金属调控）、配位环境微结构调控（限域、缺陷）。

讨论了优秀的HER、OER水分解催化剂、CO₂还原催化剂。

介绍了近期Operando表征技术（Operando XAFS/FTIR）技术在表征中的发展和优势。

参考文献

Huabin Zhang, Weiren Cheng, Deyan Luan*, Xiong Wen (David) Lou*, Atomically Dispersed Reactive Centers for Electrocatalytic CO₂ Reduction and Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2020

DOI: 10.1002/anie.202014112

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202014112