单原子催化剂（SACs）是将孤立的金属原子锚定在固体基质上，具有高原子经济性及配位环境可调等优点。目前，基于化学方法的单原子的通用合成策略高度依赖于昂贵的前驱体或复杂的负载基底，这一类合成策略显著提升了大规模制造单原子的整体造价。而除了化学合成外，基于机械磨损、热冲击或激光照射的通用合成策略往往需要特殊的装备。因此，发展一种简单且经济的通用的合成策略去大规模地合成单原子催化剂目前仍是一个很大的挑战。

近日，阿德莱德大学乔世璋教授报道了一种通用的3D打印合成方法，可以直接构建SACs库。

文章要点

1）通过将打印油墨与过渡金属前驱体混合，研究人员开发了一种直接的3D打印方法来合成各种SACs。

2）研究人员通过对中心原子、中心原子的负载量、配位环境和空间几何形状的综合变化，可以看到原子分散的最小变化，表明了这种方法的通用性。

3）使用天然聚合物，包括明胶和明胶甲基丙烯酰基(GelMA)作为印刷油墨，提供了一种可获得和低成本路线。此外，自动和直接制造厘米尺寸的SAC前驱体避免了复杂的湿化学过程。这两个优点是降低成本和增加便利性，这表明它在批量生产SACs方面具有巨大的潜力。

4）此外，作为概念验证，将3D打印SACs用于硝酸盐还原反应以评估其催化性能，从而展示了它们作为电催化剂的潜力。

该合成策略提供了一种潜在的大规模生产或连续生产的单原子材料的途径，为后续单原子材料的大规模工业生产与应用带来了潜在的契机。

参考文献

Xie, F., Cui, X., Zhi, X. et al. A general approach to 3D-printed single-atom catalysts. Nat. Synth (2023).

DOI：10.1038/s44160-022-00193-3

https://doi.org/10.1038/s44160-022-00193-3