AEM综述：设计SACs以调整电化学还原和演化反应的性质

电催化对于燃料电池、水电解槽和电池等可再生能源的转换和储存非常重要。工程化金属基纳米结构及其原子尺度表面是设计电催化剂的一种很有前途的方法。其中，单原子催化剂（SACs）允许活性和选择性调节，同时保持相对一致的形态。SACs具有明确的构型和活性中心、高原子利用率等优点，产生优异的选择性、活性和稳定性，提高质量活性。

近日，韩国浦项理工大学Jeong Woo Han（通讯作者）等人报道了一篇关于单原子催化剂（SACs）最新研究进展的综述。在文中，作者详细讨论了有关SACs的最新发展，重点是它们的原子配位、电子结构以及对能量存储和转换技术的关键影响。SACs的这些重要方面是基于当前文献进行强调的，为广大读者提供了新颖的价值。

此外，作者还强调了负责SACs活动的潜在原子机制，以鼓励通过使用最新的理论和计算方法进一步探索SACs属性。

这种方法考虑表面科学技术、电子自旋矩、前沿轨道（FOs）、电荷容量、氢键，以唯一地解释许多未解决的问题所涉及的SACs。此外，本综述证实了几乎所有贵金属、过渡金属，甚至少数稀土金属都可以通过所讨论的合成程序组成SACs。

作者还详细介绍了成分如何影响SACs键合、电荷转移和性能调节等实验表征，并通过与理论方法的关联改进了此类解释。同时，作者还评估了SACs不同支撑纳米结构的重要性，包括纳米片、纳米棒、空心纳米球、1D/2D纳米结构、核壳纳米球和纳米FBERs等。本研究明确了载体形态如何有助于提高催化活性和稳定性，在解释这种关系时，特别强调了燃料电池、水电解槽和电池的应用。

本文描述了SACs在HER、CO₂RR、NRR、ORR、OER、锌空气电池（ZABs）和锂电池中的应用。最后，作者讨论了与SACs改进相关的现有挑战和未来前景。总之，作者详述了对SACs的实用和基本的实验见解，以及补充的理论分析如何帮助设计有效的纳米结构并显著提高电催化性能。

Engineering Single Atom Catalysts to Tune Properties for Electrochemical Reduction and Evolution Reactions. Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202101670.

https://doi.org/10.1002/aenm.202101670.

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