Matter综述：自上而下的单原子催化剂合成策略
发布者：刘德桃发布时间：2022-05-18浏览次数：10
在过去的不到十年间，单原子催化迅速成为催化领域的前沿研究。单原子（SACs）催化剂由于其特殊的结构而呈现出不同于常规纳米催化剂的显著活性、选择性和稳定性。一般来说，现有的SACs合成方法可以简单地分为两种主要类型——“自下而上”和“自上而下”。前者得到了广泛的探索，而后者正在逐渐受到越来越多的关注。然而，目前对于“自上而下”的SACs合成策略仍然缺乏系统的概述。近日，权威期刊Matter上发表了一篇题为“Top-down synthetic strategies toward single atoms on the rise”的文章。北京工商大学邢立文博士和纪永军教授、北京大学丰睿博士和北京科技大学王戈教授等人详细总结了近年来兴起的SACs“自上而下”的合成方法，包括各种基于热和电化学的方法以及其他新的方法。本文介绍的“自上而下”的合成策略不仅有助于建立完整的可用于特定场景的SACs的制备方法，而且有助于深入了解负载金属催化剂的失活和再生机制，为潜在的工业应用做出贡献。（1）首次系统总结了SACs催化剂“自上而下”的合成策略;（2）有助于深入了解负载型金属催化剂的失活和再生的基本原理和结构-性能关系，为负载型金属催化剂的合理设计提供指南。图1基于CVD辅助的自上而下的代表策略。A)CVD辅助制备Cu SAs的反应装置示意图(上)和机理(下)。B) 在NH3的辅助下，Pt网形成Pt SACs的可能过程示意图。C) NH3辅助热解过程中Bi基MOF前驱体通过Bi NPs中间体到单Bi原子的结构演化。D) 挥发性Cu2O前驱体CVD辅助制备Cu SACs的方案。@ Cell Press图2 基于热氧化的自上而下的代表策略。A)不同形状或面状的CeO2能够捕获移动Pt物种来抑制烧结。B)在还原和氧化气氛中，通过一种物质可逆的相互转化，从NPs到单Pt原子的微妙控制方案。C)Pt NPs在不同载体上的烧结分散示意图显示，还原性Fe2O3有利于Pt NPs的原子分散，而非还原性Al2O3有利于烧结。@ Cell Press图3 基于初始约束和随后热解的自上而下的代表策略。A)ZIF-8壳内Pd NPs在热解过程中形成单个Pd原子的结构演化示意图，显示了初始约束和后续热解策略的强大潜力。B) 通过聚合物RMF涂层设计和随后的限制热解说明了从原始CNTs和Ni NPs制备Ni SACs的方案。C) 研究了氮掺杂碳表面负载Ni NPs向Ni SACs的热转变过程。D) 蛋黄壳结构Au@Ni2P转化为分布在Ni2P壳层上的Au单原子的示意图。@ Cell Press图4 基于电化学的自上而下的代表策略。A)单原子Pt的电化学合成示意图。B)MXene电化学剥离过程中Mo2TiC2Tx-PtSA的形成机理。
