将单个金属原子固定在载体表面实现优异的催化性能是目前异质金属催化领域的研究前沿。对比于金属纳米颗粒，单原子金属催化剂在催化反应中具备以下两个优势：1）每一个金属原子都可以活性位点参与催化反应，可实现超高的原子利用效率；2）单个金属原子的电子和几何结构很容易被调控，可赋予SACs更多的吸附位点、更高的催化活性和化学选择性。目前，Wet-chemistry合成法是一种易操作，可大规模生产SACs的方法，其主要是利用载体表面活性基团（-OH）或者多孔结构通过化学键和静电作用将单个金属原子固体并限制其团聚为纳米颗粒。然而，微孔内的孤立原子没能完全暴露在载体表面，势必导致催化位点不足，从而影响SACs的催化活性。因此，探索简单易行的单原子合成方法对SACs性能研究和技术发展至关重要。
由于其独特的电子结构和不饱和配位环境，氧空缺可以作为“traps”位点稳定单个金属原子并通过SMSI作用阻止它们团聚。大量理论研究表明，氧空缺位点具有强的结合能和高的扩散壁垒，可促进金属原子吸附和稳定，限制原子之间迁移，实现单个原子数量最大化。而且，氧空缺的存在可以增强催化剂的表面吸附，加快电荷转移并促进分子活化，从而提升金属氧化物的催化性能。因此，除了对单原子有稳定作用外，载体表面的氧空缺能作为活性位点协同单原子位点共同参与催化循环反应，实现催化性能的最优化。
氧空缺在SACs异质催化剂构建过程中的作用及应用
近日，我院张磊博士在SCI源刊Journal of Materials Chemical A(最新影响因子为11.3)上发表题为“Oxygen defects-stabilized heterogeneous single atom catalysts: preparation, property and catalytic application”的综述性文章。该文首先陈述了目前研究者对氧缺陷-SACs设计合成的策略。然后介绍了不同金属氧化物表面原子缺失后导致的电子结构变化对单个金属原子形成的影响，并总结了氧缺陷在辅助单原子催化剂促进催化反应的协同作用及在分子催化领域中的应用。最后，对氧缺陷-SACs研究进行了展望，以期加快其在化工催化中的实际应用。赵秀飞老师为文章共同第一作者，周虎教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（21776067），湖南省杰出青年科学基金（2020JJ2014），湖南省自然科学基金（2020JJ5159）等项目的支持。
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Lei Zhang, Xiu-Fei Zhao, Zheng-qiu Yuan, Ming Wu and Hu Zhou.Oxygen defects-stabilized heterogeneous single atom catalysts: preparation, property and catalytic application.Journal of Materials Chemistry A, 2021.
https://doi.org/10.1039/D0TA10541D
