文献类型：期刊文章

作　　者：宋宁[1] 江吉周[2] 洪士欢[1] 王赟[1] 李春梅[1] 董红军[1]

Ning Song;Jizhou Jiang;Shihuan Hong;Yun Wang;Chunmei Li;Hongjun Dong(Institute of Green Chemistry and Chemical Technology,School of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,Jiangsu,China;School of Environmental Ecology and Biological Engineering,School of Chemistry and Environmental Engineering,Key Laboratory of Green Chemical Engineering Process of Ministry of Education,Engineering Research Center of Phosphorus Resources Development and Utilization of Ministry of Education,Novel Catalytic Materials of Hubei Engineering Research Center,Wuhan Institute of Technology,Wuhan 430205,Hubei,China)

机构地区：[1]江苏大学化学化工学院,绿色化学与化工技术研究院,江苏镇江212013 [2]武汉工程大学环境生态与生物工程学院,化学与环境工程学院,绿色化学工程过程教育部重点实验室,磷资源开发利用教育部工程研究中心,新型催化材料湖北省工程研究中心,湖北武汉430205

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》

基　　金：国家自然科学基金(52072153);国家自然科学基金(62004143);中国博士后科学基金(2021M690023);湖北省重点研发计划(2022BAA084);江苏省博士后科学基金(2021K176B);江苏省研究生科研创新计划(KYCX22_3694);江苏省研究生科研创新计划(KYCX23_3649);镇江市重点研发计划员(SH2021021)。

年　　份：2024

卷　　号：59

期　　号：4

起止页码：38-81

语　　种：中文

收录情况：AJ、CAS、CSCD、CSCD2023_2024、EAPJ、EBSCO、JST、RCCSE、SCIE、WOS、ZGKJHX、普通刊

摘　　要：化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而表现较高的电催化活性,因而成为研究热点.通过调控金属单原子的配位环境,可以有效调节SACs的几何和电子结构,进而优化电催化效率.金属有机骨架(MOFs)具有孔结构丰富、表面积大和配体可调节等结构特性,因此在制备SACs方面表现出巨大潜力.本文旨在总结以MOFs为前驱体制备SACs的最新进展,深入探讨单原子空间分布、配位结构和电子结构等局部配位环境对电催化活性的影响.此外,对密度泛函理论在研究SACs电催化反应中的应用进行了讨论和分析.本文系统地介绍了以MOFs为前驱体制备SACs的合成策略、表征方法、电催化应用和反应机理的研究进展,并对其未来的发展进行了展望.首先,概述了以MOFs为原料制备SACs的多种策略,分析了各自的优缺点及改进方向.然后,介绍了SACs的结构表征及电催化反应机理的原位表征技术,剖析了现有技术面临的挑战.再后,重点介绍了一些经典的制备SACs案例,对以MOFs为源制备的SACs在电催化析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应及氮还原消除等的应用进行了系统总结,并简要回顾了其在光催化、热催化、酶催化方向的应用.最后,探讨了SACs面临的挑战及解决方案:(1)目前采用的以MOFs为源制备SACs方法存在能耗高、污染环境等问题,应开发出环保可持续的合成方法以降低生产成本,并将其对环境的影响降到最低.(2)应利用原子水平控制技术制备双原子或三原子多功能电催化剂,并根据SACs的应用场景调整其配位结构,以优化性能.(3)需研发更先进的测试仪器,解决测试结果区域化、效率低�

关 键 词：电催化 金属-有机框架化合物  单原子催化剂  合成策略  能源转化反应  

分 类 号：TQ426]