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近日，中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究室（十五室）张涛院士、王爱琴研究员、杨小峰研究员等与厦门大学田中群院士、李剑锋教授等合作，在氮碳载体上设计并构筑了均匀分散的铜单原子催化剂（Cu-N-C SAC），将其应用于碱性电催化氧还原反应中，并通过原位X射线吸收光谱技术（operando-XAS）揭示其在反应过程中的可逆动态演变。
中国科学院化学研究所陈春城团队在光电催化表面氧原子转移反应方面取得新进展（图）
光电催化 氧原子转移 有机合成
2021/8/10
光（电）催化在污染物降解方面显示出广阔的应用前景，引起高度关注。目前广泛采用的光（电）催化剂（如TiO2），主要通过界面单电荷转移及其产生的自由基物种来氧化降解污染物。这些高氧化性自由基物种往往在降解污染物的同时，也无选择性地氧化与污染物共存的有机质（如腐殖酸），严重降低了目标污染物的降解效率。另一方面，这种无选择性反应也限制了光（电）催化在有机合成方面的应用。
中国科大在原子级催化剂设计与同步辐射表征中取得新进展（图）
原子级催化剂 电子催化
2021/8/7
2021年来，双原子位点催化剂因其独特的原子和电子特性，在一些复杂的多电子催化反应中具有明显的优势。发展原子级精确的双核位点多相催化剂不仅可以实现高效的催化活性，更有助于从原子尺度上深入理解催化反应中的协同作用机制，具有重要的科学意义和应用前景。然而，制备原子级精确的负载型双核位点催化剂仍然是一项巨大的挑战。同时，双核位点结构的精准鉴别，以及它们在真实催化反应条件下的原子和电子结构的动态演变过程仍...
中国科大设计出高载量、抗积碳“动态三原子”加氢催化剂（图）
高载量 抗积碳 动态三原子 加氢催化剂
2021/7/27
2021年来，负载型原子分散催化剂（SADCs）由于其最大化原子利用效率和独特的催化性能引起了广泛关注。相比传统的金属纳米颗粒催化剂，SADCs的活性位点间相互孤立且结构均一，使得该类催化剂在烃类选择性加氢反应中展现出较高的选择性和良好的抗积碳性能。由于其表面自由能急剧增加，如何获得高载量且同时能在反应条件下保持高稳定性的催化剂是一个巨大挑战。增强金属-载体相互作用（MSIs）或将活性金属物种限域...
中国科学院大连化学物理研究所实现单原子Ru催化醛/酮还原胺化制备伯胺（图）
单原子Ru 催化醛/酮 还原 胺化
2021/6/7
近日，中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究室王爱琴研究员和张涛院士团队，发展了一种Ru单原子催化剂用于生物质基醛/酮的还原胺化反应，在不改变单原子分散的前提下，通过精细调控Ru单原子的配位环境，实现了催化剂的高活性、高选择性和高稳定性，并建立了单原子配位环境、电子结构和还原胺化催化性能之间的关系。
对电化学能量高效转化装置如燃料电池、电解水制氢等的研究属于新能源利用的前沿领域，相关研究热点之一是有综合应用优势的过渡金属氮化物(TMNs)电催化材料。目前TMNs电催化材料发展的瓶颈和挑战是传统合成方法(多采用高温600–900摄氏度退火和有毒的氨气)导致的一系列问题。因此，开辟一条可实现特定纳米结构和晶面取向、对环境友好的材料制备路径，有望大幅提升其催化性能和规模化应用前景。针对上述挑战，奚斌...
中国科学院大连化学物理研究所揭示双单原子催化剂中的协同催化机理（图）
双单原子 催化剂 协同催化机理
2021/2/7
近日，我所金催化剂设计与选择氧化研究组（DNL0809）黄家辉研究员团队和纳米与界面催化研究组（502组）傅强研究员团队与上海应物所司锐研究员合作，揭示了双单原子催化剂中的协同催化机理。单原子催化是非均相催化领域的一个热点。双单原子催化剂具有两套单原子结构，两套单原子在催化反应中可以发挥不同的功能，二者的协同作用不仅可以最大程度上提高原子利用率，而且可以提高催化的选择性。双单原子协同催化为在原子级...
探索具有良好氧还原活性、稳定性的非贵金属催化剂对于减少贵金属在可持续能源技术研究中的消耗至关重要。近年来，单原子Fe锚定在N掺杂碳(Fe-Nx/C)上的催化剂因具有最大的原子利用率和较高的本征活性而受到广泛关注。Fe掺杂的锌基有机金属框架结构（ZIF）材料在高温热解过程中会形成多孔碳载体负载的Fe-Nx活性中心，因此ZIF材料被认为是合成Fe-Nx/C催化剂(x主要为4)的合适前驱体。然而，现阶段...
中国科大在单原子催化剂仿酶催化方面取得重要进展（图）
单原子催化剂 仿酶催化
2021/1/28
大自然通过选择特定的金属离子（Fe，Ni，Mn等）作为活性位点,并嵌入蛋白质框架，从而构成各种各样的金属酶。在温和条件下，这些金属酶可以实现多种高难度的生化反应，例如：C-H活化，N2还原等。目前,这些生化反应大多数是通过多种复杂的生物酶实现。 这些复杂的生物酶能够在细胞器里面同时实现氧化和还原反应，并且它们之间并不会降低彼此的催化活性和选择性。例如，在细胞光合作用时，光敏剂（叶绿素）从太阳光中捕...
单原子催化剂因其具有最大的原子利用效率、量子尺寸效应和活性中心的配位不饱和构型而在催化领域受到广泛关注。在过去的几年里，单原子催化剂在燃料电池、电解水和金属-空气电池等可再生能源技术领域取得了快速的发展。然而，单原子催化剂的活性位点数量有限，催化剂合成过程相对复杂，并且大多数用于合成单原子催化剂载体的化学品价格昂贵、毒性大，严重限制了单原子催化剂的实际生产应用。同时，由于金属与载体之间的弱相互作用...
中国科大在单原子层电催化剂方面取得新进展（图）
单原子层 电催化剂
2021/1/14
2021年1月14日，中国科学技术大学国家同步辐射实验室闫文盛教授团队与孙治湖副教授，韦世强教授团队合作，通过Co离子掺杂在单层MoS2中引入长程铁磁性，进而活化基面惰性原子的策略，制备出了单原子层催化剂。研究成果以“Single-atom-layer catalysis in MoS2 monolayer activated by long-range ferromagnetism: beyon...
中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室研究员、中国科学院大学博士研究生导师徐森苗团队一直致力于过渡金属催化的区域和立体选择性碳氢键硼化反应。
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员刘健团队与中国科学技术大学教授宋礼、悉尼科技大学副教授刘浩及教授汪国秀团队合作，制备出N掺杂空心多孔碳负载Co单原子纳米反应器（CoSA-HC）。该反应器作为锂-硒电池正极，表现出较高的放电容量、较好的倍率性能和循环稳定性，其库仑效率接近100%，为金属-硫族电池（MCB）电极的设计提供新思路。
清华大学化学系李亚栋课题组发表覆盖元素周期表的单原子位点催化剂合成策略并发现新型甲酸电氧化催化剂（图）
清华大学化学系 李亚栋 元素周期表 单原子位点 催化剂 合成策略 甲酸电氧化
2020/6/23
近日，清华大学化学系李亚栋院士和王定胜副教授团队在《自然·化学》（Nature Chemistry）发表题为“一种通用的主客体合成策略制备铱碳氮单原子位点催化剂用于甲酸氧化反应”（Iridium single-atom catalyst on nitrogen-doped carbon for formic acid oxidation synthesized using a general ho...
近日，我所催化与新材料研究室乔波涛研究员和张涛院士团队在单原子金属-载体强相互作用研究方面取得新进展，首次发现Pt单原子能够与TiO2载体间发生经典金属-载体强相互作用（Strong Metal-Support Interaction, SMSI），但其所需发生温度较Pt NPs更高，且Pt单原子失去CO吸附能力的原因与Pt NPs不同，不是载体的物理覆盖，而是配位饱和。