负载型单金属原子催化剂 (SAC) 由孤立的活性金属中心组成，这些中心在惰性载体（如石墨烯、多孔碳和金属氧化物）上进行多相催化。它们的热稳定性、电子特性和催化活性可以通过单金属原子中心和相邻杂原子（如氮、氧和硫）之间的相互作用来控制。由于活性催化中心的原子分散，催化所需的金属量可以减少，从而为控制给定转化的选择性以及提高催化剂周转频率和周转次数提供了新的可能性。
有鉴于此，捷克帕拉茨基大学Radek Zbořil、德国罗斯托克大学莱布尼茨催化研究所(LIKAT Rostock)的Matthias Beller教授和印度化学技术研究所 (ICT)的Manoj B. Gawande等人，综述了Fe-SACs的合成，重点介绍了单原子(SA)锚定在碳/石墨烯载体上的研究进展。描述了使用各种光谱技术对这些先进材料的表征及其在不同研究领域中的应用。在适用的情况下，着重介绍了为理解Fe-SACs基催化剂的具体行为而进行的机理研究，包括理论模型的使用。
本文要点
1）SAC 是催化、电催化和光催化应用的新兴领域，并且在均相和多相催化剂之间建立了完美的协同作用。此外，SACs比均相催化剂更优越，因为它更容易在反应过程结束时回收它们，此外，SACs还具有许多吸引人的特性，如最大限度地提高原子效率，以及类似于均相体系的高活性和高选择性。SAC 已经显示出其作为各种应用（包括 ORR、OER、HER 和有机转化）的高效和强大催化剂的实力。此外，使用实验数据和 DFT 理论模型在理解催化剂制备、表征和机理方面取得了重大进展。
2）MOFs是制备SACs的理想起始材料;然而，很少有TM被全面探索。最近，研究人员探索了一种通用配体介导的方法，用于大规模(>1 kg)合成过渡金属(Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, and Zn) SACs。为了进一步调节活性，多金属MOFs可用于多金属SACs的合成。然而，除了优异的活性外，所有催化现象都因活性位点的扩散或可及性而受到限制。
3）为了进一步改变单一金属催化剂的催化现象，可以利用二维材料如MXenes、MoS2、HBN以及更多的二维纳米材料来合成和应用SACs。制备SACs的多孔金属氧化物载体主要用于气相和溶液相的有机转化，包括电化学应用。金属氧化物载体的孔隙率一直是一个问题，但二维二氧化硅纳米片或介孔二氧化硅可以作为SACs应用的替代载体，这仍有待进一步探索。
参考文献：
Baljeet Singh et al. Single-Atom (Iron-Based) Catalysts: Synthesis and Applications. Chem. Rev., 2021.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00158
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00158
