具有不同尺寸（单原子、纳米团簇和纳米粒子）的金属基电催化剂对各种电催化反应表现出不同的催化行为。精确调控活性位点的配位环境以合理设计高效的电催化剂对于促进电催化反应具有重要意义。

有鉴于此，清华大学王定胜教授等人，综述了近年来多相负载单原子、纳米团簇和纳米颗粒催化剂在电催化反应中的研究进展，并根据各自的优缺点提出了其构建策略和设计思路。具体地，提出了提高电催化性能的四个关键因素，包括电子结构、配位环境、载体性质和界面相互作用。最后，对多相负载电催化剂目前面临的挑战和未来的发展机遇进行了展望。

本文要点

1）发展绿色能源储存与转换系统对人类社会具有重要意义。近年来，具有绿色和可持续优点的电化学存储和转换器件引起了广泛关注。高效多相催化剂的配比设计对这些装置的发展起着至关重要的作用。从负载型纳米粒子到簇状催化剂和单原子催化剂，各种多相催化剂在不同的电催化应用领域得到了良好的发展，并取得了令人振奋的进展。

2）尽管使用多相负载催化剂在电催化应用中取得了令人兴奋的成就，但在基础研究和实际应用中都需要解决许多挑战。 (a) 弥合纳米粒子、簇和单原子之间的差距，应更多地致力于合理构建具有定制尺寸和电子结构的金属簇，最终实现电催化的针对性应用。 (b) 催化剂筛选 应采用高通量 DFT 计算和主动机器学习技术来加速多相负载催化剂的发现。 (c) 可控合成 需要指出的是，由于可控合成的难度，实现先进的多相负载催化剂的商业化仍存在很大挑战。(d)机理探索，目前系统研究单原子、团簇与纳米颗粒的结构-性质关系的报道较少，这对于理解相应的催化机理具有重要作用。

参考文献：

Wang, Y., Zheng, X. & Wang, D. Design concept for electrocatalysts. Nano Res. (2021).

DOI: 10.1007/s12274-021-3794-0

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3794-0