单原子催化剂的制备及电催化应用研究进展

综述了近年来单原子催化剂合成方法的研究进展以及在制备过程中提升催化剂活性所要解决的问题.重点介绍了单原子催化剂在质子交换燃料电池(PEMFC)和二氧化碳电化学还原反应(CO2 RR)中的应用.最后结合目前单原子催化剂的研究现状和挑战,展望了其发展前景,以期对进一步构筑具有特定结构和催化功能的单原子催化剂的实验及理论起到...     

单原子燃烧催化剂结构和催化机理的先进表征技术

为了实现对高效单原子燃烧催化剂的合理设计,对单原子催化剂结构的详细表征以及在分子原子水平上研究催化反应过程至关重要。综述了当前可用于表征单原子燃烧催化剂的先进技术,包括同步辐射X射线吸收谱学(XAS)以及球差校正透射电子显微镜。重点介绍了可用于单原子燃烧催化剂催化机理研究的原位同步辐射谱学相关技术,包括XAS、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和真空紫外线分子束质谱(SVUV-PIMS)等。展望了利用上述先进技术对单原子燃烧催化剂的结构表征及其催化机理的研究,将有利于单原子燃烧催化剂的进一步设计和合成,并提出了这些表征技术在单原子燃烧催化中存在的挑战以及未来可能的研究方向。附参考文献38篇。     

原子精密电催化剂的制备

在各种阴极氧还原反应(ORR)的催化剂中,原子精密电催化剂(包括单原子、双原子和多原子团簇)因较高的原子利用效率和优异的催化性能,受到人们的关注。但ORR过程非常缓慢,阻碍了燃料电池作为下一代绿色能源设备的商业化。因此,开发高性能、低成本的ORR电催化剂,提高燃料电池的能量转换效率非常迫切。为了提高ORR的性能,研究者展开了大量的研究,以微调它们的结构和识别活性位点。本文对目前原子精密电催化剂的合成策略以及相关的设计进行了总结。     

原子掺杂对非汞催化剂性能的影响

非汞催化剂代替高毒性的汞催化剂用于氯乙烯合成具有非常重要的研究意义。为了进一步提升非汞催化剂的活性和稳定性,采用原子掺杂改性催化剂的方法得到广泛研究。本文通过总结非汞催化领域的研究成果,结合本公司团队在非汞催化剂方面的开发经验,论述了单原子氮、磷、硫以及双原子氮-硼、氮-硫等掺杂对催化剂的物化性质以及催化性能的改性效果。     

单原子催化剂的制备方法及其应用

单原子催化的提出将人们的视野从纳米级别带入了原子尺度。近年来,单原子催化剂已经在不同的催化领域展现出前所未有的前景,单原子催化剂的研究也越来越深入。综述了单原子催化剂的结构性能、表征技术。介绍了近年来单原子催化剂在电催化、光催化、热催化领域的应用,并提出了单原子催化领域目前仍需解决的问题。     

丙烷脱氢制丙烯用单原子催化剂研究进展

丙烯是一种重要的有机化工原料和石油化工原料中间体,近年来在国内外市场的需求量持续增长。丙烷直接脱氢制丙烯技术具有收率高、技术成熟、经济环保等优点,备受研究者们的广泛关注。文中综述了丙烷直接脱氢制丙烯用单原子催化剂的研究进展,介绍了单原子催化剂的丙烷脱氢反应机理,探讨了单原子催化剂的失活行为,总结了活性组分、助剂及载体对单原子催化剂催化丙烷脱氢性能的影响,并分析讨论了单原子催化剂在当前研究中存在的问题。最后针对单原子催化剂虽具有优异的丙烯选择性和稳定性,但存在丙烷脱氢活性依旧不足的问题,提出了调控单原子催化剂电子结构促进丙烷脱氢活性的设计思路,为未来丙烷脱氢制丙烯高效单原子催化剂的设计提供了指导方向。     

贵金属单原子催化剂的制备、表征及在化学化工中的应用

贵金属单原子催化剂具有极高的原子利用率和单位质量活性，在众多化学反应中表现出优异的催化性能。介绍了在传统化学化工领域所用贵金属单原子催化剂的制备、表征及应用3个方面的研究进展。湿化学法制备贵金属单原子催化剂因成本低廉、操作简单而被广泛使用；球差电镜及同步辐射是用于贵金属单原子催化剂表征的最为直接有效的手段；当前，贵金属单原子催化剂主要应用于水煤气变换反应、CO₂加氢转化反应、氢甲酰化反应、CO低温氧化转化、丙烷脱氢制丙烯反应及硅氢加成反应等领域。贵金属单原子催化剂也存在一定的局限性，主要包括稳定性差、缺失相邻的集合位点及宏量制备困难等。强化制备工艺与表征技术的融合、探究单原子催化剂的催化机制及反应动力学、寻求特定的适用于单原子催化的反应过程、设计可用于工业化生产的催化剂制备工艺，是推动贵金属单原子催化剂产业化发展的重要途径。     

MXene基单原子催化剂在去除水体有机污染物的研究进展

工业的快速发展导致了严重的有机水污染，对环境构成了严重威胁。MXene作为一种新型二维材料，由于优越的导电性、大的比表面积以及丰富的表面功能团等，受到广泛关注。然而MXene仍然存在纳米片堆积和催化过程中快速的电子-空穴复合等问题，这严重限制了其实际应用。通过将金属单原子锚定在MXene纳米片之间，形成MXene基单原子催化剂可以有效解决上述问题。本文综述了原始MXene和以MXene为基底的单原子催化剂的合成方法，并概述了MXene基单原子催化剂在去除水体有机污染物方面的研究进展，并对其未来的发展做出展望。     

贵金属单原子催化剂在电催化析氧反应中的研究进展

贵金属单原子催化剂因具有最大的原子利用率和独特的电子结构等特征,被认为是电催化析氧反应(OER)中最有效的催化剂之一。具有优异OER性能的贵金属单原子催化剂可通过各种合成策略获得。本文详细介绍了贵金属单原子催化剂在OER中的研究进展和合成方法。     

过渡金属单原子催化剂活化H2O2/PMS/PDS降解有机污染物的研究进展

单原子催化剂（SACs）是一种将金属以原子态负载于载体上的新型材料,具有原子利用率高、催化活性强和易回收等优点,使其在催化降解有机污染物方面备受关注。本文介绍了SACs的催化影响因素,总结了SACs催化降解有机污染物在环境领域中的应用。此外,着重综述了不同过渡金属（Fe、Co、Mn、Cu等）单原子催化剂在基于双氧水或过硫酸盐的高级氧化技术中的催化机理,单原子金属（M）一般与N键合形成活性位点M—N _x,活化氧化剂生成自由基或单线态氧,高效降解有机污染物。最后,提出未来SACs在催化降解有机污染物的研究方向是合成金属负载量高、稳定性高、pH适用范围更广的SACs,以及根据SACs的结构-性能关系和催化机理,对目标污染物设计特定催化剂。     

单原子催化剂的合成及其在水环境治理中的应用

近年来,工业化进程的日益加剧不可避免地导致水环境受到污染,在水环境治理的各种方法中,单原子催化剂以其近100％的原子利用率、高度不饱和配位环境和均匀的反应中心而受到广泛关注.综述了单原子催化剂的合成方法、重要表征手段以及其在水环境治理中的应用.     

MoS2基单原子催化剂的合成及其在电催化中的应用

电催化由于反应条件温和、反应速率较快等优势,在能源存储与转化、高值小分子合成等领域具有极大应用前景。因此,设计开发高效的电催化剂是推动电催化反应工业化的核心问题。二硫化钼(MoS₂)以其低成本、可调的电子性质和优异的化学稳定性,被认为是用于电催化的最有前景的候选材料之一。同时,单原子催化是一种功能强大、极具吸引力的技术,成本显著降低,且具有优异的催化活性。本文首先综述了MoS₂基单原子催化剂的制备策略,包括电化学沉积、湿化学浸渍、水热/溶剂热和氢气等离子体还原。其次,在此基础上重点介绍了相应催化剂在电催化领域的应用。最后,从单原子改性、机理研究、合成工艺三个方面讨论了新的研究方向和未来趋势,即制备多金属MoS₂基单原子催化剂,深度表征和计算澄清反应机理,开发绿色环保的合成工艺等。     

单原子位点催化剂及其电催化应用研究进展

单原子位点催化剂作为新兴类别,由于具有接近100%的高效原子利用率,出色的活性、选择性和稳定性等优异特性,受到广泛的关注和研究。本文综述了单原子位点催化剂的最新研究成果及在电催化领域的应用。详细介绍了单原子位点催化剂的制备方法,包括“自下而上”合成策略中的共沉淀法、电化学沉淀法、原子层沉积法、光化学法和原子约束法等,“自上而下”合成策略中的高温原子迁移捕获法、高温热解法和悬挂键捕获法。分析了用于表征单原子位点催化剂的高角环形暗场透射扫描显微镜和X射线吸收光谱表征技术,进行单原子位点催化剂理论计算的密度泛函理论（DFT）和第一性原理。在电催化领域的应用主要包括氧还原反应（ORR）、氮还原反应（NRR）、CO₂还原反应（CO₂RR）、氢析出反应（HER）和氧析出反应（OER）。最后指出目前单原子位点催化剂存在无法大规模生产和催化机制不清晰等问题并给出相关建议,展望了单原子位点催化剂的发展前景,指出创新制备方法以实现稳定型单原子位点催化剂的大规模制备及工业应用,利用先进表征技术进一步明确单原子位点催化剂催化机制是未来发展的方向。     

乙炔选择性加氢单原子催化剂研究进展

简要介绍了乙炔选择性催化加氢反应及其特点，对近年来乙炔选择性加氢单原子催化剂的研究进行了总结，最后对乙炔选择加氢单原子催化剂的前景进行了展望。     

单原子催化剂制备方法及其应用

单原子催化在近年来取得了蓬勃发展,其理论100%金属原子利用率及其优异的催化性能正成为催化领域的研究热点,并将催化研究带入了更小的原子尺度范围。本文综合介绍了单原子催化剂的高温热解法、共沉淀法和浸渍法等制备方法,以及其在生物医学、环境污染和能源利用上的应用,并对单原子催化的未来发展进行了展望。     

单原子催化剂制备及应用研究进展

综述了单原子催化剂(SACs)传统的制备方法以及近年来提出的更高效、完善的新方法，总结了其在电化学、光催化、加氢还原等方面的应用，并对该领域的研究提出新的展望和挑战。     

单原子催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用

综述了近些年来单原子催化剂的一些常用的制备方法和制备过程中提升催化剂活性所亟需解决的问题以及目前对单原子催化剂的研究分类,同时也介绍了单原子催化剂在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的应用,包括氧气的电还原反应和有机小分子的电氧化反应以及对单原子催化剂的一些展望。     

电催化析氢催化剂研究进展

氢能热值高和环境友好性强等特点使其成为未来能源界最具发展潜力的能源之一。电催化析氢反应（hydrogen evolution reaction,HER）作为一种绿色、可持续的产氢方法成为近年来广泛研究的主题。发展高性能、低成本、高活性的析氢催化剂是目前该领域面临的主要挑战。本文总结了近年来高性能催化剂用于HER反应的进展,重点介绍HER反应的基本原理,评估HER催化剂催化性能的典型方法,过渡金属以及化合物、非金属催化剂以及单原子催化剂等电催化析氢催化剂的最新研究进展,系统讨论了催化活性与催化剂形态、结构、组成和合成方法之间的联系,并对催化剂的合成策略、活性位点的固有活性、如何提高活性中心的内在活性和活性位点的数量进行了展望。     

限域单原子催化剂的制备及其催化湿式氧化性能

采用原位合成法将Ni单原子限域的Ni-NCNT碳纳米管结构架构到活性炭表面制备Ni-NCNT/AC催化剂载体，再利用浸渍法制备负载Ru金属催化剂（Ru@Ni-NCNT/AC），以降解乙酸废水。通过SEM、TEM、XAFS、XPS、H2-TPR和CO-DRIFTS等对样品的形貌、结构、元素价态、表面吸附和化学性质进行分析及DFT计算。结果表明，Ni单原子作为催化助剂，通过改变基底材料的电子特性从而促进表面贵金属发挥更高的催化氧化乙酸的活性。在温度250℃，压力6.5MPa条件下，连续运行10天，乙酸的去除率持续稳定在95 %以上，催化剂具有较高活性和良好的稳定性。     

Cu-N/C单原子催化剂用于芳基硼酸羟基化反应

单原子催化剂中所有金属原子都能作为活性位点,故表现出极高的原子利用率和优异的催化性能.以铜-乙二胺四乙酸配合物作为前驱体,高比表面的活性炭作为载体,通过简单的吸附浸渍-高温焙烧法制备了一系列Cu-N/C催化剂.结果发现,当铜负载量为0.2 wt％时,铜以单原子的状态分散在载体上,得到0.2 wt％Cu-N/C(1:1)...