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電催化對(duì)于燃料電池、水電解槽和電池等可再生能源的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存非常重要。工程化金屬基納米結(jié)構(gòu)及其原子尺度表面是設(shè)計(jì)電催化劑的一種很有前途的方法。其中，單原子催化劑（SACs）允許活性和選擇性調(diào)節(jié)，同時(shí)保持相對(duì)一致的形態(tài)。SACs具有明確的構(gòu)型和活性中心、高原子利用率等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生優(yōu)異的選擇性、活性和穩(wěn)定性，提高質(zhì)量活性。

近日，韓國(guó)浦項(xiàng)理工大學(xué)Jeong Woo Han（通訊作者）等人報(bào)道了一篇關(guān)于單原子催化劑（SACs）最新研究進(jìn)展的綜述。在文中，作者詳細(xì)討論了有關(guān)SACs的最新發(fā)展，重點(diǎn)是它們的原子配位、電子結(jié)構(gòu)以及對(duì)能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換技術(shù)的關(guān)鍵影響。SACs的這些重要方面是基于當(dāng)前文獻(xiàn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的，為廣大讀者提供了新穎的價(jià)值。

AEM綜述：設(shè)計(jì)SACs以調(diào)整電化學(xué)還原和演化反應(yīng)的性質(zhì)

此外，作者還強(qiáng)調(diào)了負(fù)責(zé)SACs活動(dòng)的潛在原子機(jī)制，以鼓勵(lì)通過(guò)使用最新的理論和計(jì)算方法進(jìn)一步探索SACs屬性。

這種方法考慮表面科學(xué)技術(shù)、電子自旋矩、前沿軌道（FOs）、電荷容量、氫鍵，以唯一地解釋許多未解決的問(wèn)題所涉及的SACs。此外，本綜述證實(shí)了幾乎所有貴金屬、過(guò)渡金屬，甚至少數(shù)稀土金屬都可以通過(guò)所討論的合成程序組成SACs。

作者還詳細(xì)介紹了成分如何影響SACs鍵合、電荷轉(zhuǎn)移和性能調(diào)節(jié)等實(shí)驗(yàn)表征，并通過(guò)與理論方法的關(guān)聯(lián)改進(jìn)了此類解釋。同時(shí)，作者還評(píng)估了SACs不同支撐納米結(jié)構(gòu)的重要性，包括納米片、納米棒、空心納米球、1D/2D納米結(jié)構(gòu)、核殼納米球和納米FBERs等。本研究明確了載體形態(tài)如何有助于提高催化活性和穩(wěn)定性，在解釋這種關(guān)系時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)了燃料電池、水電解槽和電池的應(yīng)用。

本文描述了SACs在HER、CO₂RR、NRR、ORR、OER、鋅空氣電池（ZABs）和鋰電池中的應(yīng)用。最后，作者討論了與SACs改進(jìn)相關(guān)的現(xiàn)有挑戰(zhàn)和未來(lái)前景。總之，作者詳述了對(duì)SACs的實(shí)用和基本的實(shí)驗(yàn)見解，以及補(bǔ)充的理論分析如何幫助設(shè)計(jì)有效的納米結(jié)構(gòu)并顯著提高電催化性能。

Engineering Single Atom Catalysts to Tune Properties for Electrochemical Reduction and Evolution Reactions. Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202101670.

https://doi.org/10.1002/aenm.202101670.

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