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2021-10-02 10:04:11
2023-02-22
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单原子催化剂的批量制备及其在精细化学品可持续合成中的应用进展
本文介绍了几种典型的用于批量制备SACs的无溶剂绿色合成策略（例如，球磨、物理混合、气体迁移和热解配位聚合物（包括MOF）。SACs在精细化学品绿色合成中的典型催化应用则通过氧化反应、加氢反应、偶联反应和其它反应进行介绍。这是第一篇重点介绍SACs的大规模制备技术及它们在精细化学品生产中应用的综述性论文。
2011年，张的研究团队与李和刘合作，报告了Pt1/FeOx催化剂，在世界上首次提出了原子分散催化剂——“单原子催化剂”的概念。单原子催化剂具有广泛的工业应用。由于其原子利用率高、性质特殊，在精细化学品催化合成中具有广阔的应用前景和高效的催化活性。随着研究的深入，SACs的制备方法也出现了新的发展趋势。虽然新的合成方法层出不穷，但实现小批量（克级）甚至大批量（千克级）制备以及实现工业生产的高度稳定仍然是一个亟待解决的问题。
要点1 SACs批量制备的瓶颈问题及对策
除了学术研究外，SACs还对许多重要的工业反应具有优异的催化性能。考虑到SACs的广泛应用，未来SACs的市场需求将是巨大的。然而，尽管贵金属或过渡金属囊具有诱人的性能，但在批量制备过程中仍面临许多瓶颈。因此，在本节中，我们将重点介绍SACs的制备成本问题、SACs的批量技术问题、SACs的产品质量问题以及解决这些问题的相应策略。
SACs批量制备的瓶颈问题：
1、SACs的制备成本问题；2、SACs的批量处理技术问题；3、SACs的产品质量问题；
SACs瓶颈问题的解决策略：
1、解决准备成本问题的策略；2、解决批量技术问题的策略；3、解决产品质量问题的策略；
要点2 SACs的小批量合成方法（克级）
近年来，在实验室条件下分批合成SAC的研究取得了广泛的成果。在本节中，SACs的小批量合成（克级）将侧重于三种策略：1）基于金属有机骨架（MOF）的SACs；2）金属化合物（MC）支撑的SAC；3）基于热解配位聚合物（PCP）的SAC。
要点3 SACs的大批量合成方法（千克级）
在本节中，我们将重点介绍几种典型的无溶剂质量制备技术和制备SAC的方法：1）气体迁移法（以金属固体挥发为原则）；2）物理混合方法（以强共价金属-载体相互作用为原则）；3）球磨法（根据机械化学反应原理）。通过这些无溶剂方法，可以实现高活性和高稳定性SAC的大批量（千克级）制备。
要点4 SACs在精细化学品绿色合成中的催化应用
SACs独特的几何和电子性质使其在许多反应中表现出比传统均相催化剂更好的活性和选择性，同时具有易于与多相催化剂分离的优点。因此，SACs作为一种高效的催化剂，有望在精细化学品的绿色合成中发挥重要作用以及方便的回收和再利用。根据以上概述，我们知道最常见的SAC包括金属氧化物支撑的SAC、单原子合金（SAA）、载体框架中的SAC（如氮掺杂碳材料、MOF、石墨碳氮化物（g-C3N4）、沸石等）以及双原子金属催化剂。在本节中，我们将选择几种典型的催化反应来讨论上述类型的SAC在精细化学品绿色合成中的优势和贡献，包括氧化反应、氢化反应、偶联反应和其他反应。
