單原子催化劑的研究，已經進入白熱化。誰能實現高性能單原子催化劑的規模化、普適性制備，就有可能優先勝出，占領技術制高點，優先實現產業化。正所謂，基礎不牢，大廈不成（這里貌似不太押韻哈）。因此，開發具有實際操作可行性的單原子催化劑制備方法，是本領域最根本的重中之重。有鑒于此，中山大學紀紅兵、北京大學馬丁以及中國科學院北京物理研究所葛炳輝等人合作發展了一種“前驅體稀釋策略”，實現了至少24種金屬或非金屬單原子催化劑的普適性制備。
所謂的前驅體稀釋策略，是指將目標金屬陽離子與四苯基卟啉螯合，生成金屬卟啉。多余的卟啉作為稀釋劑，和金屬卟啉一起發生共聚，然后高溫裂解，最終就得到了氮摻雜的多孔碳負載的單原子金屬催化劑。一方面，作為稀釋劑的卟啉起到了隔離金屬原子的作用，避免在合成過程中的團聚。另一方面，卟啉對金屬離子廣泛的螯合能力，使得這一策略可以適用于大批金屬元素。
基于以上策略，研究人員以24種金屬單原子催化劑為例，證明了該方法的普適性。這些金屬包括Ti, V, Cr,Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Er, W, Ir, Pt, Au,Bi。除此之外，通過調控反應條件，研究人員還可以精確調控金屬原子的聚集狀態，以Pt為例，他們成功制備了具有不同表面原子密度的單原子催化劑（0.002–0.034Pt·nm–2）、雙原子催化劑；同時，他們還能控制原子的聚集狀態，譬如單原子狀態的Pt1/N-C，團簇狀態的Ptx/N-C，以及顆粒狀態的Pt/N-C。
研究人員發現，所制備的單原子催化劑具有優異的催化選擇性。以Pt1/N-C單原子Pt催化劑為例，他們發現該催化劑具有優異的末端炔半氫化選擇性。即便是該底物中還含有硝基、烯烴甚至炔烴，都幾乎不影響末端炔的烯烴選擇性。
這項研究不僅為我們展示了納米合成的神奇，還展示了其在納米催化劑選擇性方面的魔力。這將為納米催化劑從單原子到納米顆粒活性位點的研究提供一個普適性的平臺，并為單原子催化劑工業應用打開了一扇門。最后，我只想弱弱地問一下第一作者，這個方法確定不是做實驗時加多了卟啉得到的意外驚喜嗎？哈哈~~XiaohuiHe, Qian He, Yuchen Deng, Ding Ma, Binghui Ge, Hongbing Ji et al. A versatileroute to fabricate single atom catalysts with high chemoselectivity and regioselectivity in hydrogenation. Nature Communications 2019, 10, 3663.
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