在热解条件下将块体金属或纳米颗粒直接转化为金属单原子是制备单原子催化剂的一种高效而有前途的策略。其通常使用掺氮掺杂的碳作为锚定载体，在高温下捕获迁移的金属离子物种，并在此过程中形成稳定的、与氮配位的孤立SACs。

近日，中科院化学研究所宋卫国研究员，Changyan Cao，北京工商大学Ruilian Qi报道了在750 ℃的惰性气氛中，通过金属氧化物纳米颗粒（Fe，Co，Ni，Mn-NPs）在惰性气氛中直接转化，意外获得了高负载量（超过10 wt%）的氧配位的金属单原子催化剂（Fe，Co，Ni，Mn-SACs）。

文章要点

1）首先，通过三甘醇热分解过程，将直径约为7 nm的Fe₃O₄纳米颗粒均匀地负载到石墨烯纳米片上(Fe₃O₄/rGO)，然后，用高度交联的poly(cyclotriphosphazene-co-4,4’-sulfonyldiphenol)涂覆所得的Fe₃O₄/rGO复合材料（Fe₃O₄/rGO@PZS），最后，样品在管式炉中在氩气保护下于750 ℃热解2小时（SA Fe/C）。

2）研究人员利用像差校正的大角度环形暗场扫描透射电子显微镜（AC-HAADF-STEM）和X射线吸收精细结构（EXAFS）揭示了原子分散的金属单原子及其氧配位结构。此外，另外，利用原位透射电子显微镜直接观察了纳米颗粒向单原子转化的动态过程。

3）实验结果显示，所制备的Fe SAC对过氧化氢催化氧化苯为苯酚表现出较高的催化活性和较好的选择性。

这项研究为制备高性能热稳定的单原子催化剂提供了一条有价值的途径。

参考文献

Jian Liu, et al, Direct observation of metal oxide nanoparticles being transformed into metal single atoms with oxygen-coordinated structure and high-loadings, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202102647

https://doi.org/10.1002/anie.202102647