清华大学牛志强教授综述：双原子催化剂的可控合成与电催化应用

清华大学化工系牛志强教授对近几年新兴的“双原子催化剂”的合成及电催化应用进行了总结与展望。

单原子催化剂(SACs)作为多相催化领域的热点，因其极高的原子利用率和优异的催化性能被广泛且深入地研究。然而，单原子催化剂仅包含一个金属中心，很难打破许多催化过程中存在的线性关系，并且为避免原子间团聚，多数SACs的金属负载量较低，这在很大程度上限制了其实际应用。通过引入第二种金属来构筑“双原子催化剂（DACs）”，利用两种金属间的相互作用能够有效的打破SACs存在的一些应用限制。

近几年，DACs因其较高的金属负载量、更多功能的活性位点和独特的反应活性而受到越来越多的关注。然而，关于DACs的可控合成与应用仍然处于探索阶段，深入探讨、总结与分析DACs的研究实例，将有助于加深我们对DACs的理解并推动DACs的发展。

鉴于此，清华大学牛志强课题组近日在Sci. China Chem.发表综述文章，对DACs的可控合成、表征技术和电催化应用进行了总结（见下图）。作者详细总结了目前几种DACs的可控合成策略，并比较了它们的可行性。指出DACs的结构表征仍存在很大挑战，常用的球差电镜、XAS等表征手段无法为双金属位点结构提供可靠的证据，其他谱学技术（如红外等）或将成为有效辅助手段。作者进一步讨论了DACs在电催化中的应用实例，着重强调了DACs与单原子催化剂在电子结构、底物吸附构型、反应路径等方面的差异。此外，DACs与金属蛋白酶具有的结构相似性，由此作者对DACs结构设计和潜在应用进行了展望。

该综述以“Dual-atom catalysts: controlled synthesis and electrocatalytic applications”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。将收录于 2021 Emerging Investigator Issue中。详见：Zhang S, Wu Y, Zhang YX, Niu Z. Sci. China Chem., 2021, 64, DOI:10.1007/s11426-021-1106-9.

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作者简介

牛志强 清华大学化工系助理教授，主要从事纳米催化材料的结构调控和构效关系研究。以催化剂精细结构调控为基础，结合原位动态表征技术与理论计算，解析载能小分子催化转化中的作用机制，面向清洁能源应用需求，开发高效、长寿命催化体系。相关成果发表在Nat. Mater., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊。