汪淏田Nature Synthesis：具有可控原子和介孔结构的SACs的一般合成策略

在单原子催化剂（SACs）领域中，对金属单原子位点的控制得到了广泛的研究。然而，基质材料中介孔结构的精确控制却被忽视，介孔结构与质量扩散直接相关，可能在提供工业相关反应速率方面发挥主导作用。

基于此，莱斯大学汪淏田教授（通讯作者）等人报道了一种通用的SAC合成策略，该策略可以控制单原子位点的原子结构和碳载体的介孔结构，以优化催化性能。

在不同类型的硬模板的辅助下，作者制备了一系列M-SACs（M = Ni、Co、Mn、Zn、Cu、Sc和Fe）以及多元M-SACs，包括二元、三元、四元和多达七个不同的金属中心。更重要的是，通过调整硬模板的介孔结构，能够以三维（3D）或二维（2D）的方式控制碳基质中的质量扩散，从而控制催化剂的反应活性，尤其是在大反应速率下。

作者利用相同Ni单原子位点上的电化学CO₂还原反应（CO₂RR）作为代表性反应，证明了Ni-SACs中的微观结构控制对其CO₂RR性能在提供工业相关电流密度方面的显著影响。

因此，不同Ni-SACs上的CO法拉第效率（FE）在低电流密度（≤50 mA cm^-2）下非常相似，但在350 mA cm^-2的大电流密度下具有3D扩散通道的Ni-SACs保持了超过90%的CO FE，显著优于其他2D质量扩散Ni-SACs以及之前的报道。同一Ni单原子位点上CO₂RR周转频率（TOF）值的差异可达6.6倍，表明SACs中的微观结构调整对其未来工业应用的重要性。

A general synthesis of single atom catalysts with controllable atomic and mesoporous structures. Nat. Synth., 2022, DOI: 10.1038/s44160-022-00129-x.

https://doi.org/10.1038/s44160-022-00129-x.