单原子催化剂(single atom catalysts, SACs)具有优良的催化性能,引起了研究人员的广泛研究兴趣。然而,由于缺乏通用和可扩展的制备方法,SACs的应用受到阻碍。基于此,北京大学马丁教授和中山大学纪红兵教授(共同通讯作者)等人报道了一种前体雾化策略,用于合成SACs。
整个制备过程包括两个步骤:(1)前体的稀溶液被原子化并喷到支架上;(2)对上述样品进行热处理分解前驱体,得到相应的SACs。这种策略被用于合成了一系列催化剂,包括19种具有不同金属位点和载体的SACs和3种SACs衍生物(单原子合金、双原子催化剂和双金属SACs)。以溴苯和苯硼酸为模型底物,在40 ℃、无惰性气体保护下,这19种SACs的选择性都超过了99%。
此外,它还可以通过自制的1 kg day-1的规模进行生产,并且在Suzuki-Miyaura交叉耦合过程中具有相同的表征结果和催化性能,证明了良好的催化剂均匀性控制。该策略为进一步研究奠定了基础,并可能加速SACs从基础研究到工业应用的趋势。
Building up libraries and production line for single atom catalysts with precursor-atomization strategy. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33442-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33442-2.
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