单原子催化剂在CO2转化中的应用

doi:10.7503/cjcu20220300

摘要/Abstract

摘要：

单原子催化剂(SAC)是由互相隔离分散的原子级活性位点锚定在基底上而形成的一类新兴催化剂材料, 其具有最大化的原子利用率、可调控的独特电子结构, 因而在热催化、光催化及电催化等方面展现出良好的应用前景. 通过SAC的热/光/电催化CO₂转化反应(CCR)能将温室气体CO₂转化为燃料或具有附加值的化学品, 为解决严重的全球变暖和能源短缺问题提供了一种有效策略. 本文总结了近年来SAC在CO₂转化领域的研究进展, 讨论了其合成、调控及催化各类CO₂转化反应的优缺点, 并对其未来的发展进行了展望.

关键词: 单原子催化剂, 二氧化碳转化, 热催化, 光催化, 电催化

Abstract:

Single-atom catalyst（SAC）， emerging as a kind of promising catalyst materials with isolated active sites anchored on diverse matrixes， has shown excellent performances in thermocatalysis， photocatalysis and electrocatalysis due to their maximized efficiency of atoms and unique， adjustable electronic structure. Among all the reactions catalyzed by SAC， thermo/photo/electrocatalytic CO₂ conversion reaction（CCR） converts CO₂， the greenhouse gas， into fuels or value-added chemicals， which provides an effective strategy for solving the serious issues of global warming and energy shortage. In this perspective， based on the catalytic conversion of CO₂ by SAC， the research progresses in the field of CO₂ conversion reaction by SAC in recent years are summarized， the advantages and disadvantages of the synthetic methods， regulation and various CCRs are discussed， and the future development of SAC is prospected.

Key words: Single-atom catalyst, CO₂ conversion, Thermocatalysis, Photocatalysis, Electrocatalysis

中图分类号:

O611

TrendMD:

秦永吉, 罗俊. 单原子催化剂在CO₂转化中的应用. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220300.

QIN Yongji, LUO Jun. Applications of Single-atom Catalysts in CO₂ Conversion. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220300.

图/表 11

Fig.7 Schematic illustration of the thermalcatalytic CO2 hydrogenation performances of 0.05Pt/CeO2 and 2Pt/CeO2[71]（A） Selectivity；（B） conversion rate on exposed Pt atoms；（C） conversion rate on Pt total mass；（D） stability test of 0.05Pt/CeO2. Copyright 2018， American Chemical Society.

Fig.10 Schematic illustration of the MEA device(A) and the corresponding electrochemical CO2 reduction performances(B—D)[144]（B） Polarization curves under CO2 or N2；（C） selectivity at different potentials；（D） stability test under different current densities. Copyright 2022， Elsevier.

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单原子催化剂在CO₂转化中的应用

Applications of Single-atom Catalysts in CO₂ Conversion

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