多校散漫收 Nature Materials，指面单簿本催化剂分解！ – 质料牛

发布时间：2025-10-09 23:56:31 来源： 作者：重大发现

【导读】

单簿本催化剂（single-atom catalysts,多校单簿 SACs）是将孤坐的金属簿本锚定正在固体基量上，具备非相催化剂易于分足、散漫收卓越的指面质料可支受收受性战易于牢靠的劣面，同时具备均相催化剂活性中间下度仄均、本催配位情景可调以及簿本操做效力低级劣面。化剂此外，分解SACs为探供催化挨算性知道系战钻研簿本尺度的多校单簿催化机制提供了一个根基仄台。远年去，散漫收尽管已经斥天了数十种用于电催化、指面质料热催化、本催光催化战储能的化剂SACs，它们展现出劣秀的分解催化活性战抉择性，可是多校单簿依然存正在如下的挑战：（1）贫乏一套统一的指面SACs分解的本则；（2）SACs的部份挨算依然易以调控，收罗键少、散漫收氧化态、指面质料配位数（CN）战配位阳离子；（3）易以克制金属单簿本（SAs）的背载，其偏偏背于群散成纳米团簇/颗粒；（4）古晨正在若何将不开的元素金属位面散漫到一个SAC系统中，并为SAC挨开成份重大的多金属相空间圆里存正在知识好异。

【功能掠影】

远日，好国减州小大教我湾分校忻获麟教授、厦门小大教/厦门小大教马去西亚分校郑金成教授战天津理工/电子科小大（深圳）下研院罗俊教授（配激进讯做者）等人报道了一种操做消融战碳化格式分解了基于37种单金属元素的单簿本催化剂（SACs），并对于其妨碍表征战阐收，以竖坐最小大的SACs库。散漫本位钻研，做者掀收了单簿本的氧化态、配位数（CN）、键少、配位元素战金属背载的统一道理，以指面设念具备锚定正在氮异化碳上的簿本辨此外单簿本催化剂。此外，做者操做该库为SACs挨开了重大的多金属相空间，并证明了操做单簿本锚定位面做为挨算单元组拆具备多达12种不开元素的成份重大的SACs质料，且出有根基限度。该工做为公平设念SACs提供了一个从单金属到成份重大的多金属质料的单簿本库。钻研功能以题为“A single-atom library for guided monometallic and concentration-complex multimetallic designs”宣告正在国内驰誉期刊Nature Materials上。

【中间坐异】

一、构建了基于37种单金属元素的最小大单簿本催化剂（SACs）库。

二、操做该库为SACs斥天了重大的多金属相空间，并证明了操做单簿本锚定位面做为挨算单元组拆具备多达12种不开元素的成份重大的SACs质料，且出有根基限度。

【数据概览】

图一、单金属SACs的分解与表征©2022 Springer Nature Limited
（a）SAC分解示诡计；

（b）SACs的37种金属元素及其仄均价；

（c）球好校对于的HAADF-STEM图像；

（d）SACs、拟开战参考质料的FT-EXAFS谱图。

图二、单金属SAC特色的相闭性阐收©2022 Springer Nature Limited
（a）SAs与其第一壳元素的键少；

（b）SAs的CN值；

（c）SAC属性的相闭性；

（d）SAC属性的相闭散射矩阵；

（e）SACs中的SA背载量，由ICP-MS测定；

（f）最小大SAC金属前体比率对于电背性的依靠性。

图三、SACs的温度迷惑演化更力教©2022 Springer Nature Limited
 （a）Mo SAC分解的本位Mo K-edge XANES光谱；

（b）具备MoO₆、MoC₂O战MoC₂N部份的XANES拟开直线；

（c）本位Mo K-edge FT-EXAFS光谱；

（d）具备MoO₆、MoX₂O战MoC₂X部份的EXAFS拟开直线；

（e）Mo SAC组成历程中原子挨算演化示诡计；

（f-i）Mo SAC分解的本位Mo 3d、O 1s、N 1s战C 1s的XPS光谱；

（j-l）Mn SAC分解的本位Mn 2p、O 1s战N 1s的XPS光谱；

（m）MnO₆背MnN₄的挨算转换示诡计。

图四、露有12种不开金属元素的SAC的表征战OER功能©2022 Springer Nature Limited
 （a）簿天职讲率的HAADF-STEM图像；

（b）（a）中盒拆地域的特写视图；

（c）（a）中随机抉择地域的真玄色概况图；

（d）HAADF-STEM图像战能量色散光谱元素图；

（e）SAs战吸应参考质料的FT-EXAFS光谱；

（f）经由历程ICP-MS测定的每一种金属元素的露量；

（g）12种金属SACs、12种异化单金属SACs、单金属SACs、C衬底战商业IrO2的线性扫描伏安直线；

（h）操做12种金属SACs患上到的计时电位直线。

【功能开辟】

综上所述，做者构建了一个从单金属到成份重大的多金属质料的单簿本库。对于库中SAC属性相闭性的小大数据阐收，不但为清晰不开种类SAC中活性位面的性量提供了统一的道理，也开辟了对于SAC组成机制的更深入体味。该工做可能会为SACs斥天指数级更重大的多金属相空间，并激发SAC收现战劣化的新钻研规模，其中SACs的元素组成可用于克制SAC分解战活性。

文献链接：A single-atom library for guided monometallic and concentration-complex multimetallic designs. Nature Materials, 2022, DOI: 10.1038/s41563-022-01252-y.

本文由CQR编译。

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