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2021-10-02 10:04:11
2023-02-22
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單原子催化劑的批量制備及其在精細化學品可持續合成中的應用進展
本文介紹了幾種典型的用于批量制備SACs的無溶劑綠色合成策略（例如，球磨、物理混合、氣體遷移和熱解配位聚合物（包括MOF）。SACs在精細化學品綠色合成中的典型催化應用則通過氧化反應、加氫反應、偶聯反應和其它反應進行介紹。這是第一篇重點介紹SACs的大規模制備技術及它們在精細化學品生產中應用的綜述性論文。
2011年，張的研究團隊與李和劉合作，報告了Pt1/FeOx催化劑，在世界上首次提出了原子分散催化劑——“單原子催化劑”的概念。單原子催化劑具有廣泛的工業應用。由于其原子利用率高、性質特殊，在精細化學品催化合成中具有廣闊的應用前景和高效的催化活性。隨著研究的深入，SACs的制備方法也出現了新的發展趨勢。雖然新的合成方法層出不窮，但實現小批量（克級）甚至大批量（千克級）制備以及實現工業生產的高度穩定仍然是一個亟待解決的問題。
要點1 SACs批量制備的瓶頸問題及對策
除了學術研究外，SACs還對許多重要的工業反應具有優異的催化性能。考慮到SACs的廣泛應用，未來SACs的市場需求將是巨大的。然而，盡管貴金屬或過渡金屬囊具有誘人的性能，但在批量制備過程中仍面臨許多瓶頸。因此，在本節中，我們將重點介紹SACs的制備成本問題、SACs的批量技術問題、SACs的產品質量問題以及解決這些問題的相應策略。
SACs批量制備的瓶頸問題：
1、SACs的制備成本問題；2、SACs的批量處理技術問題；3、SACs的產品質量問題；
SACs瓶頸問題的解決策略：
1、解決準備成本問題的策略；2、解決批量技術問題的策略；3、解決產品質量問題的策略；
要點2 SACs的小批量合成方法（克級）
近年來，在實驗室條件下分批合成SAC的研究取得了廣泛的成果。在本節中，SACs的小批量合成（克級）將側重于三種策略：1）基于金屬有機骨架（MOF）的SACs；2）金屬化合物（MC）支撐的SAC；3）基于熱解配位聚合物（PCP）的SAC。
要點3 SACs的大批量合成方法（千克級）
在本節中，我們將重點介紹幾種典型的無溶劑質量制備技術和制備SAC的方法：1）氣體遷移法（以金屬固體揮發為原則）；2）物理混合方法（以強共價金屬-載體相互作用為原則）；3）球磨法（根據機械化學反應原理）。通過這些無溶劑方法，可以實現高活性和高穩定性SAC的大批量（千克級）制備。
要點4 SACs在精細化學品綠色合成中的催化應用
SACs獨特的幾何和電子性質使其在許多反應中表現出比傳統均相催化劑更好的活性和選擇性，同時具有易于與多相催化劑分離的優點。因此，SACs作為一種高效的催化劑，有望在精細化學品的綠色合成中發揮重要作用以及方便的回收和再利用。根據以上概述，我們知道最常見的SAC包括金屬氧化物支撐的SAC、單原子合金（SAA）、載體框架中的SAC（如氮摻雜碳材料、MOF、石墨碳氮化物（g-C3N4）、沸石等）以及雙原子金屬催化劑。在本節中，我們將選擇幾種典型的催化反應來討論上述類型的SAC在精細化學品綠色合成中的優勢和貢獻，包括氧化反應、氫化反應、偶聯反應和其他反應。
