北理工张加涛&清华王定胜等Nature子刊干货综述：负载型原子簇的合成策略及其在异相催化中的应用- 大数跨境

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北理工张加涛&清华王定胜等Nature子刊干货综述：负载型原子簇的合成策略及其在异相催化中的应用

科学材料站

2020-11-23

导读：本综述介绍了负载原子簇合成的最新进展，强调了结构如何影响催化性能，并讨论了局限性和前景。

文章信息

Nature子刊干货综述：负载型原子簇的合成策略及其在异相催化中的应用

First published：November 18，2020

第一作者：戎宏盼

通讯作者：冀淑方*，张加涛*，王定胜*

单位：北京理工大学，清华大学

研究背景

异相催化剂因其易于分离和回收而广泛应用于工业过程。传统的非均相纳米催化剂通常通过浸渍或共沉淀方法制备，导致尺寸的多分散性：纳米颗粒、簇、甚至单个原子。金属物种的尺寸大小决定了表面原子的比例，这对催化活性和选择性都有显著影响。

此外，在亚纳米尺度范围内，仅添加或移除一个原子可能会对它们的催化性能产生实质性影响。因此，传统的异相纳米催化剂就像一个“黑匣子”，这使得活性金属物种的表征和鉴定成为一个重大挑战。此外，不同尺寸或结构的金属物种可能影响底物的吸附和活化，引发副反应，从而降低催化剂的选择性。

文章简介

近日，北京理工大学张加涛教授、清华大学王定胜副教授和冀淑方博士等在nature communications (影响因子：12.121)上发表题为“Synthetic strategies of supported atomic clusters for heterogeneous catalysis”的综述文章。

均一金属位点、低核数的负载原子簇在尺寸上是单原子催化剂（SACs）和纳米颗粒之间的中间态。受益于金属-金属键的存在，负载原子簇可以在金属原子之间引发协同效应，这有助于实现不同于SACs和纳米颗粒的独特催化性能。

然而，大量、精确地合成负载原子簇以及对其结构-性质关系的原子级洞察是一个巨大的挑战。本综述介绍了负载原子簇合成的最新进展，强调了结构如何影响催化性能，并讨论了局限性和前景。

本文要点

要点一：合成方法的发展对结构明确的负载原子团簇的实际应用具有重要意义。自早期在UHV条件下制备以来，负载原子团簇的合成取得了重大进展。

要点二：总结和分类了制备负载原子簇的六种策略，包括气相合成和尺寸选择策略、前驱体选择策略、主-客体策略、湿化学还原方法、基于树枝状聚合物的策略和原子层沉积。在精确合成、多金属簇和工业可扩展性方面，比较了每种策略的优缺点.

要点三：强调了负载原子簇的催化应用，并通过具体实例对它们的构效关系进行了讨论。随着研究者认识的深入发展和科学技术的不断进步，负载型原子簇在催化领域的合成和应用将充满新的机遇，但仍面临巨大的挑战。

文章链接

Synthetic strategies of supported atomic clusters for heterogeneous catalysis

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19571-6

通讯作者介绍

张加涛，教授，博士生导师

北理工化学与化工学院院长，结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室主任，医工融合研究院PI，北京理工大学首位徐特立特聘教授，英国皇家化学会会士。作为项目负责人/研究骨干主持/参与包括国家自然科学基金重大研究计划集成项目、重点项目、优青、面上、等7项，教育部、北京市等省部级项目4项。第一作者或通讯作者在Chem. Rev.、Nature、Science、Nature Nanotech.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Nano Lett.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Small、J. Phys. Chem. Lett.、Matter等国际顶级SCI学术期刊上发表论文70余篇，国际、国内专利7个，综述/专著章节8部，研究工作已被他人引用4000多次。工作被Nature、Science、Nature Mater.、Nature Comm.、PRL、Nano Lett.等许多国际著名学术期刊论文引用和报道。同时也被美国MRS、NSF、Science Daily、Nanotechnology Now、Physorg等数十家学术组织、科技新闻杂志或网站进行了专题报道。组织国内/国际会议15余次，参加国际、国内著名会议（特邀报告/邀请报告）40余次。是Nature Commun.，JACS，Adv. Mater.，Adv. Energ. Mater.，Adv. Funct. Mater.，Small，Nano Res.等杂志的审稿人。近5年毕业博士研究生9名，硕士研究生12名（其中3名北理工优秀博士论文，5名优秀硕士论文和1名中国材料研究学会优秀博士论文）。

http://mse.bit.edu.cn/szdw/jgml/clwlyhxx/152588.htm

王定胜，博士生导师

1982年出生。2004年于中国科学技术大学化学物理系获理学学士学位。2009年于清华大学化学系获理学博士学位。2009至2012年在清华大学物理系从事博士后研究。2012年7月加入清华大学化学系，被聘为讲师，2012年12月，晋升为副教授。2015年获博士生导师资格。2012年获全国优秀博士学位论文奖。2013年获国家优秀青年科学基金。2018年获青年拔尖人才计划。课题组一直致力于无机纳米材料化学研究领域，以无机纳米合成化学为基础，主要从事金属纳米晶、团簇及单原子为主的无机功能纳米材料的合成、结构调控与催化性能研究。已经在国际知名学术期刊发表学术论文90余篇，包括Nature Chem. 1篇、Nature Nanotech. 1篇、Nature Commun. 7篇、J. Am. Chem. Soc. 11篇、Angew. Chem. Int. Ed. 11篇、Adv. Mater. 9篇等国际知名期刊。

http://orcid.org/0000-0003-0074-7633

http://www.chem.tsinghua.edu.cn/publish/chem/2142/2012/20121009161219741477424/20121009161219741477424_.html

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备注【姓名-机构-研究方向】

致谢

感谢本文作者对该报道的大力支持。