各种结构的纳米材料在工业催化中广泛存在。它们为解决社会面临的各种可持续发展挑战提供了令人兴奋的前景。自一个世纪前引入这一概念以来，研究人员一直希望控制催化表面活性位点的化学特性、局部环境和电子性质，以优化其在特定应用中的反应活性。如今，有许多策略可以根据不同级别的原子精度来调控这些特性。取得进展依赖于能够解决相关结构特征的分析方法的存在，并且由于即使是最简单的非均相催化剂的固有复杂性以及在反应条件下经常发生的动力学效应，这些分析方法仍然具有挑战性。计算方法在推动设计方面发挥着辅助和日益重要的作用。

有鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)教授Javier Pérez-Ramírez和厦门大学郑南峰教授等人，研究了纳米级工程技术如何提高催化剂的选择性和稳定性，重点介绍了其商业化方面的突破，并确定了指导未来研究和创新的方向。

本文要点

1）概述了调控纳米结构的多种策略，这些方法可用于工程技术，以高选择性和稳定地催化可持续技术，并强调了推进设计的主要挑战和机遇。由于该工作的目标是展示该领域的巨大进展，因此从各种应用中选择了示例。但是，具体的办法可能会产生依赖于应用的效果，并且对特定反应的深入分析将是高度互补的。

2）正如所回顾的案例研究所强调的，在原子尺度上的精确控制是至关重要的，未来的创新需要创造越来越复杂的结构并理解其行为的能力。计算方法开创了目前对与实际相关的催化剂活性位点的理解，创新的实验方法对于验证提出的概念将至关重要。

3）为了在未来几十年内实现向碳中和社会过渡的可持续性目标，需要追求大胆且具有远见的想法。尽管催化长期以来都是一个高度跨学科的领域，但在科学界的共同努力以共享基础知识和应用知识并接受新兴概念对于促进催化领域的发展至关重要。除了在解决结构分析技术上的突破外，利用数据科学和人工智能来指导实验计划也可能带来革命性的进步。

参考文献：

Mitchell, S., Qin, R., Zheng, N. et al. Nanoscale engineering of catalytic materials for sustainable technologies. Nat. Nanotechnol. (2020).

DOI: 10.1038/s41565-020-00799-8

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00799-8