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呂炯/李雋等人Nature Nanotechnology：規模化制備單原子催化劑，金屬載量可達23 wt%！

成果介紹

多相單原子催化劑(SACs)將單分散原子金屬中心與可調制的配位環境相結合，被廣泛應用于各種催化反應。然而，在金屬含量超過2 wt%時實現單原子分散仍然具有挑戰性。同時，目前的大多數制備技術仍不具備規模化制備的潛力。

新加坡國立大學呂炯，蘇黎世聯邦理工學院Javier Pérez-Ramírez，南方科技大學、清華大學李雋，新加坡南洋理工大學Zhao Xiaoxu等人介紹了采用浸漬和兩步退火相結合的方法，在化學性質不同的載體(如氮摻雜碳(NC)、聚合氮化碳(PCN)和金屬氧化物)上合成金屬含量可高達23 wt%的高密度單原子催化劑。在分子水平上，通過實驗和模擬表征合成機理表明，該方法依賴于控制配體從金屬前驅體的去除以及與載體的相互作用，即通過逐步去除配體、控制金屬前驅體與載體的鍵合，可以防止其熱誘導聚集成納米顆粒。

進一步地，本文通過機器人自動合成、公斤級規模化制備，其所得產物的可重復性、性能并無多大差異，證明了本文所提出的方法具有高效性，并提供了探索幾乎無限的單一或多金屬催化劑庫的途徑。隨著金屬含量的增加，反應性大大增強，這可以根據特定的實際應用來進一步自選擇優化表面金屬的密度。此外，在三個不同的催化系統中觀察到的依賴負載量的位點的特異性活性，也反映了多相催化劑設計時存在的眾所周知的復雜性，而現在可以用具有廣泛可調金屬負載的單原子催化劑庫來解決這一問題。

相關工作以Scalable two-step annealing method for preparing ultra-high-density single-atom catalyst libraries為題在Nature Nanotechnology上發表論文。

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