单原子催化剂的制备与表征
杨守宁a，万佳a，邓宝娟a，周萍a，薛雨燕a，姚明*b，杨嬅嬿*a
（a. 河南师范大学化学化工学院，河南省绿色制造和精细化学品协同创新中心，教育部绿色介质与反应重点实验,河南新乡453007；b. 嘉兴学院附属第一医院麻醉与疼痛医学中心，浙江嘉兴，314001）摘要
单原子催化剂的出现将催化研究的体系深入到了一个更加微观的尺度。单原子催化剂由于其超小的尺寸而具有许多独特的催化性能，逐渐成为近年来的研究热点，特别是通过将单原子负载于金属或金属氧化物、石墨烯、纳米颗粒等载体表面的方法，有效阻止了单原子的聚集，引起了广大科研工作者的广泛关注。基于近年来单原子领域的发展状况，总结了单原子催化剂在制备方法、表征等方面的研究现状，并对这一领域提出了展望。
引言
1959年，Richard等[1]首次发现了单原子的存在。近年来，高效单原子催化剂的开发已成为催化领域最为重要的研究内容之一[2]。单原子催化剂由于尺寸远小于普通催化剂而具有很多独特的性能：急剧增大的表面自由能、不饱和的配位环境、金属-载体之间的相互作用等[3]，这些特性使单原子催化剂展现出了卓越的催化活性及选择性。然而，当催化剂活性组分的尺寸降至原子级时，表面自由能的显著增加会促进分子的聚集，这不仅会降低催化剂的性能，还会引起其他的副反应[3]。因此，选择可以加强与单原子之间相互作用的载体以防止单原子聚集是该领域面临的重大挑战。
结论
综上所述，单原子在各个领域都起着重要作用，单原子催化剂的制备方法近年来进入快速发展阶段，且其催化效果明显优于传统催化剂及纳米催化剂，因此，此后几年催化剂领域的研究热点很可能将由目前的纳米材料催化时代迈入单原子催化时代。然而，目前的单原子催化剂主要出于实验室研究阶段，反应条件比较苛刻，制备量相对较小，因此，实现高活性单原子催化剂的低成本工业化制备依然是该领域需要突破的重点。
目录
1 单原子催化剂制备方法
1.1 原子层沉积法
1. ALD50Pt/CNS；2. ALD100Pt/CNS；3. ALD150Pt/CNS；4. Pt/C
图1 催化剂在甲醇氧化中的循环伏安曲线
Fig.1 Cyclicvoltammetric curves of catalysts for methanol oxidation
1.2 共沉淀法
1. 0.05% Au/Co3O4；2. Co3O4
图2 在 0.05 % Au/Co3O4和Co3O4催化剂催化下CO转化率与温度的关系曲线
Fig.2 CO Conversion rate versus temperature catalyzed by differentcatalysts
1.3 质量分离软着陆法
1.4 浸渍法
1.5 光化学合成法
1.6 氧化还原法
图3 单分散双金属 M1An 催化剂的合成示意图
Fig.3 Schematic diagram of the synthesis of monodisperse bimetallicM1An catalyst
1.7 固相熔融法
1.8 电流置换法
示意图顶部插入的数字表明的是纳米颗粒的结构模型和平均粒度
图4 CJ-Au/Pd, Au, Pd and Pd/Au合金在需氧葡萄糖氧化中的催化活性比较
Fig.4 Comparison of catalytic activity of CJ-Au /PD, AU, PD and PD / Au Alloys in aerobic glucose oxidation
1.9 原位两相配体交换法
1.10 “前驱体，预选”合成法
1.11 “MOF-热解-HF”合成法
1.12 直接转化法
1.13 气体迁移法
2 表征
2.1 高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜
1. Ir/FeyOx；2. 红外/ FeyOx-0.22；3. Ir/FeyOx-0.32；4. Ir/FeyOx-2.40
图5 HAADF-STEM图像和所可观测到Ir负载量从0.01～2.40的Ir/FeyOx频率图。
Fig.5 HAADF-STEM Image and IR / FeyOx frequency mapwith observable Ir load from 0.01 to 2.40
2.2 X射线吸收精细结构谱
2.3 高分辨透射电子显微镜
3 结论与展望
引用本文：杨守宁，万佳，邓宝娟, 等.单原子催化剂的制备与表征[J].化学试剂,2019,41(12):1254-1259.
