目前，单原子催化剂的规模化制备技术，依然是制约其实际应用的关键阻碍之一。虽然科研工作者已经开发出这样那样的制备方法，但是，这些策略大多需要经过复杂的流程，规模化制备方法依然不可期。其中，纳米颗粒秒变单原子催化剂的制备策略受到极大关注。

2018年，清华大学李亚栋院士课题组和中科大吴宇恩课题组发展了一种简便易行的气体迁移策略，实现了块体金属直接转化为单原子催化剂，该方法极具工业级大规模制备可行性。

研究人员首先在1173K高温和Ar氛围下，ZIF-8热裂解形成具有大量缺陷位的N掺杂碳载体；然后在NH₃氛围下，基于路易斯酸碱强相互作用，NH₃和泡沫铜表面的铜原子配位形成易挥发的Cu(NH₃)x物种，铜以原子态发射出去。最后同样在NH₃氛围下，Cu(NH₃)x物种被N掺杂的碳载体中的缺陷捕获，形成孤立的铜位点，然后形成单原子铜催化剂。

BET测试表明这种单原子催化剂的比表面为832 m²g^-1，ICP-AES测试表明铜负载量为1.26%，计算可知铜原子表面覆盖度为0.06原子/nm²，这些特征使得这种催化剂尤其适用于ORR反应。结果表明，N掺杂碳负载的单原子Cu催化剂ORR性能优于N掺杂石墨烯负载的单原子Cu催化剂和商业Pt/C催化剂。

该项工作发展了一种NH₃辅助的气体迁移策略，实现了块体金属材料直接转变为单原子催化剂，近日，中国科学技术大学的吴宇恩教授和华东理工大学的段学志教授等同样利用这种气体迁移策略，成功将块体Cu₂O直接转化成了单原子Cu催化剂，该催化剂的制备可以达到克级。

研究表明，与其他铜基电催化剂相比，该单原子催化剂具有良好的氧还原性能，半波电位为0.92 V vs RHE。另外，通过改变金属氧化物前驱体种类，研究者成功实现了不同种类单原子催化剂的制备，表明该方法具有优良的普适性。

 参考文献：

1.Yunteng Qu, Yuen Wu, Yadong Li et al. Direct transformation of bulk copper into coppersingle sites via emitting and trapping of atoms. Nature Catalysis 2018.

https://www.nature.com/articles/s41929-018-0146-x

2. Zhengkun Yang, Bingxu Chen, Wenxing Chen, Yunteng Qu, Fangyao Zhou, Changming Zhao, Qian Xu, Qinghua Zhang, Xuezhi Duan & Yuen Wu. Directly transforming copper (I) oxide bulk into isolated single-atom copper sites catalyst through gas-transport approach. Nat. Commun., 2019

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11796-4