“碳中和”背景下CO₂和CH₄两种温室气体的催化转化是近年来催化领域的研究热点。然而，CO₂和CH₄都属于惰性分子，具有高解离能和低极化性，难以活化转化。迄今为止，研究者们一直致力于构建用于甲烷和二氧化碳转化的高性能催化剂，包括异质结、合金、单原子材料以及其他新型材料。考虑到传统单原子催化剂中活性原子的高利用率和合金材料中多金属间的协同效应，单原子合金（SAA，Single-atom alloys）将两者的优势相结合，被证明可以提高特定环境中的催化性能及稳定性，成为了一种具有前景的催化材料。与非金属载体上的孤立金属位点相比，SAAs中的单原子位点因受到宿主金属的电子结构调控而更加稳固，与宿主原子位点的协同作用而更适合于多分子催化反应过程。与传统合金相比，SAAs在保持类自由原子电子特性的同时，最大限度地提高了活性原子利用率。此外，由于反应物分子的活化和中间体的吸附往往处于SAAs的不同金属位点，从而可以打破反应活化能与吸附能的线性比例关系，提升催化转化效率。尽管SAAs材料在CO₂和CH₄催化转化中展现了独特的优势和广阔的前景，然而，构建SAAs结构实现CO₂和CH₄分子的高效活化和产物选择性调控仍具有挑战性。

有鉴于此，华东理工大学张金龙、吴仕群等综述报道单原子合金在甲烷和二氧化碳催化转化领域的最新进展。

主要内容

（1）

我们介绍CH₄和CO₂催化转化面临的挑战以及SAAs材料独特的优越性，对SAAs材料的合成策略和控制因素进行了详细分析，并总结结构表征技术和方法的进展。

（2）

在CO₂和CH₄催化转化方面，我们全面的总结SAAs材料对反应活性和产物选择性影响的复杂机制，对SAAs在CH₄和CO₂催化转化反应中的挑战和前景提出见解，为进一步开发SAAs材料用于惰性小分子转化提供帮助和指导。

参考文献

Chengxuan He, Yalin Gong, Songting Li, Jiaxin Wu, Zhaojun Lu, Qixin Li, Lingzhi Wang, Shiqun Wu, Jinlong Zhang, Single-Atom Alloys Materials for CO₂ and CH₄ Catalytic Conversion, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202311628

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202311628