“單原子催化”的概念最早由Zhang, Li和Liu于2011年提出。單原子催化劑(SACs)具有非常高的催化活性,大大提高了原子利用率。目前,SACs已成為催化領(lǐng)域的前沿和先進(jìn)功能材料。氣凝膠是高度多孔的材料,具有極低的密度和極高的孔隙率。這些孔隙在決定它們的特性(例如表面反應(yīng)性和機(jī)械穩(wěn)定性)方面起著關(guān)鍵作用。SACs和氣凝膠的聯(lián)合范式產(chǎn)物可以充分體現(xiàn)其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢并產(chǎn)生新的增強(qiáng)作用。近日,科研人員提出了“原子氣凝膠材料”(AAM)(或單原子氣凝膠(SAA))的一般概念來描述材料和催化領(lǐng)域中這種有趣的單原子新范例。基于“凝膠”的基本單元,AAMs可分為兩類:載體級(jí)AAMs(具有微米、納米或亞納米孔結(jié)構(gòu))和原子級(jí)AAMs(具有原子缺陷或氧- 橋接的亞納米孔結(jié)構(gòu))。前者(即單原子功能化氣凝膠)的基本單元是納米結(jié)構(gòu)中的載體材料,后者(即單原子構(gòu)建氣凝膠)是原子結(jié)構(gòu)中的單個(gè)金屬原子。原子缺陷或氧橋接的 AAM 將是多功能多相催化或非催化領(lǐng)域未來重要的發(fā)展方向。還指出了這種新型“原子-納米系統(tǒng)”在實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)建議、潛在挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略。
本文要點(diǎn):
1) 作者提出了“原子氣凝膠材料”(AAM)(或單原子氣凝膠(SAA))的概念,用以描述材料和催化領(lǐng)域中這種新型的單原子形式。根據(jù)“凝膠”的基本單位,AAM可分為兩類:載體級(jí)AAM(具有微米、納米或亞納米的孔結(jié)構(gòu))和原子級(jí)AAM,具有原子缺陷或氧橋亞納米孔結(jié)構(gòu))。
2) 前者(即單原子功能化氣凝膠)的基本單元是納米結(jié)構(gòu)中的載體材料,而后者(即單原子構(gòu)建的氣凝膠)是原子結(jié)構(gòu)中的單金屬原子。原子缺陷或氧橋的AAM將是多相催化或非催化領(lǐng)域未來的重要發(fā)展方向。作者并指出了這種新型“原子納米系統(tǒng)”在實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)建議、潛在挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略。
相關(guān)論文以題為Atomic Aerogel Materials (or single atom aerogels): an Interesting New Paradigm in Materials Science and Catalysis Science綜述發(fā)表在《Advanced Materials》上。作者是廣東石油化工學(xué)院李澤勝副教授、余長林教授。 |