将碳和水通过化学和电化学转化方式合成能源燃料和化学品对于解决日益严重的环境污染和能源短缺问题具有重要意义，目前这一技术的关键是催化剂材料的催化性能。传统上，贵金属颗粒或金属配合物被用作许多反应的催化剂。最近，3d过渡金属单位点制催化剂(3dTM‐SSCs)以其低成本、高活性、高稳定性的优势，已经成为非常具有潜力的下一代高性能无贵金属催化剂的候选材料。在分子水平上设计催化剂可以使金属原子得到更有效的利用，同时提高催化剂在苛刻反应条件下的性能。尽管有这样的巨大的应用前景，然而距离实际规模化应用仍然存在较大的挑战，特别是在合成过程中3dTM‐SSCs的结构演变，活性位点结构的分子水平的研究，催化机制的进一步理解，以及长期的循环稳定性的提高。近日，阿贡国家实验室的Xiaomin Lin和大连理工大学的张光辉副教授合作综述了3d过渡金属单位点催化剂在促进碳水循环领域的新进展，讨论了通过受控热解合成来促进3dTM‐SSCs生成的研究进展，重点阐述了在碳和水循环的各种关键反应中调节催化性能的基本性能描述符。此外，还指出了这些新型催化材料目前面临的挑战和未来可能的解决方案。

Gang Wan, Guanghui Zhang, Xiao‐Min Lin. Toward Efficient Carbon and Water Cycles: Emerging Opportunities with Single‐Site Catalysts Made of 3d Transition Metals. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201905548

https://doi.org/10.1002/adma.201905548