单原子催化剂因其独特的电子性质、最大的原子利用效率以及作为多相催化与均相催化之间的桥梁的潜力而越来越受到人们的关注。但是，对于要求具有多个原子的指定金属态或具有金属-金属键的表面位点的反应，SAC的优势有限，甚至受其限制。作为SAC概念的横向扩展，完全暴露的团簇催化剂(FECCs)提供了由金属原子聚合形成的不同表面位点，用于反应物/中间体的吸附和转化。更重要的是，FECC具有最大的原子利用效率。因此，FECC为某些化学过程设计高效催化剂提供了一个新颖的平台。

有鉴于此，北京大学的马丁和中科院金属所的刘洪阳等人，总结了近年来的研究进展，并提出了FECC催化剂设计和表征方面的未来研究方向，以及潜在的挑战。

本文要点

1）与单原子催化剂相似，全暴露团簇催化剂也具有100%的金属分散度，但是这类催化剂的金属性得到部分保持，更为重要的是，FECC存在相邻的金属活性位点。这类催化剂中金属主要以极小的团簇构成，团簇内的所有原子均处于配位不饱和的状态。这些全暴露金属原子可以高活性地与底物分子成键，而不存在配位数饱和的体相原子，这一类催化剂中的活性物种我们称为全暴露团簇。

2）首先，由于催化剂的设计应基于对催化机理的理解，因此迫切需要开发一种标准的评估方法来系统地筛选特定催化反应中的催化剂簇。其次，从实验的角度来看，高级表征技术的应用可以促进对完全暴露的团簇的结构特性的理解。第三，尽管实际FECC的原子性和原子构型的分布本质上是不均匀的，但是决定催化剂反应性和选择性的关键是特定活性位点的几何形状和空间组装方式。第四，开发新的方法来精确控制具有窄原子分布甚至完全均匀性的团簇的合成。

3）全暴露簇状催化剂的合成、表征和应用是目前研究的热点。在保持甚至提高催化剂功能的同时，减少贵金属的使用，无疑具有重要的工业价值。然而，FECC是否能在工业规模上产生影响还有待探索，这需要科学家和工程师的共同努力。

参考文献：

Mi Peng et al. Fully Exposed Cluster Catalyst (FECC): Toward Rich Surface Sites and Full Atom Utilization Efficiency. ACS Cent. Sci., 2020.

DOI: 10.1021/acscentsci.0c01486

https://doi.org/10.1021/acscentsci.0c01486