人工光合成能夠直接將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，消除環(huán)境污染，使用高效率和價格合理的光催化劑，以綠色和符合可持續(xù)發(fā)展方式制備太陽能燃料和化學(xué)品。

目前單原子催化劑和雙原子催化劑作為新型助催化材料受到廣泛的關(guān)注，能夠最大效率的利用原子，而且具有獨特的光催化活性，由于非貴金屬的豐富儲量、價格優(yōu)勢，能夠進行大規(guī)模應(yīng)用。

有鑒于此，國家納米科學(xué)中心劉剛（gang Liu）、北京大學(xué)翟茂林（Maolin Zhai）、中國地質(zhì)大學(xué)余家國（Jiaguo Yu）等綜述報道單原子SACs （Co， Fe， Cu， Ni， Bi， Al， Sn， Er， La， Ba）和雙原子DACs （CuNi， FeCo， InCu， KNa， CoCo， CuCu）修飾在有機或無機基底構(gòu)筑的催化劑在多種多樣的太陽能驅(qū)動光催化反應(yīng)應(yīng)用。

主要內(nèi)容

1）分別探討了單原子、雙原子非貴金屬光催化劑在制氫、CO2還原、甲烷轉(zhuǎn)化、有機合成、固氮、制備H2O2、環(huán)境保護等領(lǐng)域的發(fā)展，對非貴金屬單原子、雙原子人工光合成領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)、發(fā)展前景、方向等進行總結(jié)展望。

2）非貴金屬單原子、雙原子催化劑為發(fā)展新型助催化劑，有助于研究異相光催化劑的基礎(chǔ)問題。目前非貴金屬單原子/雙原子催化劑領(lǐng)域中人們對調(diào)控催化活性以及起到的功能作用仍不清楚。面臨的挑戰(zhàn)包括：1. 合成方面，如何精確調(diào)控單原子/雙原子包括第一配位球的局部配位環(huán)境，調(diào)控金屬-金屬相互作用；目前主要擔(dān)載基底為多孔PCN，其他COF等基底的研究比較少見。2. 雙原子催化劑在光催化仍非常少見，如何通過兩種不同金屬構(gòu)筑雜原子的雙金屬催化劑非常重要。調(diào)控雙原子催化劑的局部環(huán)境能夠影響光催化活性、選擇性、光催化劑的穩(wěn)定性。3. 對單原子/雙原子催化劑在光催化反應(yīng)過程中的原子結(jié)構(gòu)變化不清楚，對單原子/雙原子催化劑在反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)變化進行表征受到關(guān)注，比如通過DRIFT、ESR、ISI-XPS、XAS、HAADF-STEM等原位表征。4. 量子計算（第一性原子、分子動力學(xué)模擬）有助于理解光催化反應(yīng)機理。

參考文獻：

Huaxing Li， Rongjie Li， Gang Liu， Maolin Zhai， Jiaguo Yu， Noble Metal-Free Single- and Dual-Atom Catalysts for Artificial Photosynthesis， Adv. Mater. 2023

DOI： 10.1002/adma.202301307

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202301307

審核編輯 ：李倩