到目前为止，由于稳定性问题和不能活化复杂物质，单原子催化剂(SAC)在液相转化中的应用范围相当有限。这就需要更好的催化剂载体设计，以提供催化作用所需的动态配位环境，同时保持对浸出或聚集的稳健性。此外，SAC的化学正交性有助于设计串联或多组分反应，在这些反应中，金属纳米颗粒常见的副反应被抑制。

有鉴于此，新加坡国立大学LOH Kian Ping教授等人，着重介绍了SAC催化反应的内在机理，包括控制SAC催化反应效率和选择性的机理，以及在复杂液相条件下SAC的结构动力学。这些机理见解有助于开发用于通过后期功能化、顺序化和多组分策略合成高价值药物的下一代 SAC 系统。

本文要点

1）SAC 促进液相转变的发展仍处于起步阶段。除了成熟的氢化和氧化作用外，SAC 的用途最近才扩展到后期设置或通过顺序或多组分反应构建高价值精细化学品和特种化学品。许多关键问题仍有待解决：在原子水平上更深入地了解反应参数，以及需要对活性、动态和耐浸出催化剂进行深入设计。此外，要实现SAC的动力学选择性，还需要开发多孔骨架载体来均匀固定SAC。SAC的化学正交性抑制了副反应，而明智的设计应该允许SAC催化的顺序、多米诺或多组分反应迅速引入分子复杂性。

2）要将 SAC 应用于工业催化，需要设计反应器配置以实现节能和可持续的化学生产。传质限制是许多间歇反应（如 H 电池反应器）性能不理想的主要原因之一。连续流中 SAC 催化的发展有望允许多种处理和回收选择，以最大限度地提高产量并最大限度地减少浪费。气体扩散电极 (GDE) 的最新进展为二氧化碳电还原提供了一个三相界面，显着改善了传质动力学，这表明将气体扩散电极和SAC结合成一个单一的体系结构可能是探索高性能多相催化的下一个前沿方向。

参考文献：

Zhongxin Chen et al. Single-Atom Catalysis: From Simple Reactions to the Synthesis of Complex Molecules. Advanced Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adma.202103882

https://doi.org/10.1002/adma.202103882