Angew综述：单原子电催化剂的催化稳定性

纳米技术

2023-02-20

目前人们发现单原子催化剂是具有发展前景的下一代电催化剂，随着单原子催化剂的催化活性大幅度提高，人们需要解决单原子催化剂的其他问题，比如提高催化过程中的稳定性。

有鉴于此，浦项科技大学Chang Hyuck Choi等对目前受到广泛研究的Fe-N-C单原子催化剂的失活机理进行综述。对目前独立的金属位点、配体、基底的相关研究和降解机理，对催化剂的各种不同降解途径方法总结为催化活性位点密度和TOF损失角度进行说明，最后总结如何发展稳定的单原子催化剂面临的挑战和发展前景。

本文要点

（1）

对单原子催化剂在现场催化反应的稳定性进行总结，发现许多相关研究提出多种不同的单原子催化剂降解理论，导致催化位点密度降低和TOF性能降低。但是目前的电化学器件相关研究发现单原子催化剂的分解是个非常复杂的问题，其中包括催化位点密度降低和TOF性能降低相互交织，而不仅仅是单一的催化剂性能衰减问题。

（2）

清楚的区分催化剂位点浓度降低和TOF降低问题导致整体催化活性的损失对于研究单原子催化剂性能的衰减非常重要。首先需要准确的表征催化剂位点浓度的数值，随后需要监控催化位点浓度的变化规律，给出催化反应过程中和催化反应完成的绝对催化位点浓度的数值。建立评价单原子催化剂的标准方法也是个重要的研究方向。

单原子催化的展望。由于单原子催化剂的降解问题十分复杂，因此需要从包括材料设计、分析技术、器件的测评角度进行讨论。

参考文献

Geunsu Bae, Sunghoon Han, Hyung-Suk Oh, Chang Hyuck Choi, Operando Stability of Single-Atom Electrocatalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202219227

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202219227