单原子催化剂的研究现状及在环境领域的应用进展

单原子催化剂(SACs)是一种将金属以单原子的形式直接负载于某一载体表面上的一种新型催化剂.作为一种新型材料其因具备较高的原子利用率,较高催化活性及高反应选择性等优良性能而被众多研究人员所广泛关注.该文主要从单原子催化剂的性质、制备方法以及研究现状以及在环境领域的应用进展等几个方面详细介绍了单原子催化剂的特点.单原子催...     

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。     

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.     

用于CO氧化的单原子催化剂研究进展

简述了用于CO氧化的单原子催化剂制备方法,总结了单原子催化CO氧化的反应机理,并以低温CO氧化为主线,重点介绍了近年来在实验和理论上研究的用于CO氧化的贵金属(Pt、Au、Pd、Rh、Ir、Ru)和非贵金属单原子催化剂,为今后研究单原子催化剂提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

中科大制备34种单原子催化剂

正中国科学技术大学的研究团队发展出了一套利用电化学沉积制备单原子催化剂的普适性方法,并成功制备出了34种单原子催化剂,覆盖了多种过渡金属和衬底。相关成果发表在《自然·通讯》上。单原子催化剂因为具有最大化的原子利用率和独特的电子结构,在水解、氧还原、二氧化碳加氢、甲烷转化     

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)...     

中科院大化所制备出高温稳定高载量单原子催化剂

<正>大连化物所航天催化与新材料研究中心乔波涛研究员和张涛院士团队,与清华大学李隽教授,以及天津理工大学罗俊教授合作,在单原子催化方面获得新进展。利用金属-载体共价强相互作用成功制备出耐高温的高载量铂单原子催化剂,相关研究成果以《不用缺陷位点稳定的耐高温单原子催化剂》为题发表在《自然—通讯》上。本项研究揭示了负载型纳米颗粒催化剂热解分散成单原子催化剂的过程,初步探索了金属-载体共价强相互作用对活性金属的稳定机制,为设计耐高温、高载量的单原子催化体系提供了理论依据和重要借鉴。     

大化所实现高热稳定单原子催化剂的千克级制备

<正>中科院大连化物所乔波涛研究员、李为臻研究员和张涛院士团队在单原子催化研究方面取得新进展,通过简单的物理混合方法,经高温焙烧即可制备得到高热稳定单原子催化剂。研究表明,强共价金属-载体相互作用可促进单原子的生成。2011年,张涛院士研究团队与清华大学李隽教授和美国亚利桑那州立大学刘景月教授合作,在国际上首次报道了氧化铁负载铂单原子催化剂,并在此基础上提出了"单原子催化"的概念。短短几年时     

单原子催化剂协同双位机制厘清

正近日,中科院大连化学物理研究所和清华大学的研究人员合作,在单原子催化机制研究方面取得新进展。他们在发现Ir1/FeO_x单原子催化剂上,Ir单原子与临近载体Fe位之间存在"双金属活性位"的协同催化过程。研究人员在前期的工作中制备出Ir1/FeO_x单原子催化剂,并发现单原子Ir中心在水煤气变换反应中起主导作用,然而对Ir1/FeO_x的微观催化机制却一直没有更深入的认识。     

异丁烷氧化脱氢制异丁烯催化剂研究进展

异丁烯市场的迅猛发展,促使异丁烷氧化脱氢制异丁烯技术得以重视,商业化的Pt基和CrO_x基催化剂存在的不足,使得对新型脱氢催化剂的研究开发成为热点。本文简述了异丁烯市场及发展前景,概述了异丁烷氧化脱氢制异丁烯技术的发展现状,综述了目前文献广泛报道的异丁烷氧化脱氢制异丁烯催化剂的类型(包括MoO_x基、VO_x基、In_2O_3基、Ni基催化剂和单原子催化剂)、活性物种及研究方向,并分析了上述催化剂的优缺点。分析发现,金属氧化物催化剂制备方法传统易行,但产物烯烃收率和稳定性等方面仍待提高,与之相比,单原子催化剂只含有一种活性金属原子,降低了金属负载量的同时提高了其利用率,具有巨大的研究前景。制备方法和实际应用性是未来单原子催化剂的研究重点。     

中科院大连化物所单原子催化剂研究取得新进展

正近日,中科院大连化物所在单原子催化研究方面取得新进展,首次发现单原子催化剂具有与均相催化剂相当的活性,从实验上证明单原子可能成为沟通均相催化与多相催化的桥梁。论文发表于《德国应用化学》。通过氢甲酰化由烯烃和合成气制备醛类精细化学品,是化工生产中重要的均相催化过程之一。近期,该团队成功合成出氧化锌纳米线负载的铑单原子催化剂,可在温和的反应条件下将苯     

中国科大研制出廉价高效电解水催化剂

<正>近日,中国科学技术大学发布重要科技成果,该校吴宇恩教授课题组研制出一种廉价高效电解水催化剂,他们创新性地提出利用抗氧化能力和抗溶解能力强的铂基合金为载体,利用表面缺陷工程技术捕获和稳定单原子的方法成功制备了钌单原子合金催化剂,该钌单原子合金催化剂相对于商业钌基催化剂的过电位降低大约30%,稳定性提高近10倍。该成果被选为该月的《自然·催化》(Nature Catalysis)封面文章。     

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。