各種結構的納米材料在工業催化中廣泛存在，它們為解決社會面臨的各種可持續發展挑戰提供了令人興奮的前景。自一個世紀前引入這一概念以來，研究人員一直希望控制催化表面活性位點的化學特性、局部環境和電子性質，以優化其在特定應用中的反應活性。如今，有許多策略可以根據不同級別的原子精度來調控這些特性，而所取得的進展依賴于能夠解決相關結構特征的分析方法的存在。然而，即使是最簡單的非均相催化劑的固有復雜性，以及在反應條件下經常發生的動力學效應，這些分析方法仍然具有挑戰性，計算方法在推動設計方面發揮著輔助和日益重要的作用。
有鑒于此，瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)教授Javier Pérez-Ramírez和廈門大學鄭南峰教授等人研究了如何通過納米尺度的精準調控，來提高催化劑的選擇性和穩定性，并重點介紹了其商業化方面的突破，并確定了指導未來研究和創新的方向。要點1. 概述了調控納米結構的多種策略，這些方法可用于工程技術，以高選擇性和穩定地催化可持續技術，并強調了推進設計的主要挑戰和機遇。由于該工作的目標是展示該領域的巨大進展，因此從各種應用中選擇了示例。但是，具體的辦法可能會產生依賴于應用的效果，并且對特定反應的深入分析將是高度互補的。
要點2. 正如所回顧的案例研究所強調的，在原子尺度上的精確控制是至關重要的，未來的創新需要創造越來越復雜的結構并理解其行為的能力。計算方法開創了目前對與實際相關的催化劑活性位點的理解，創新的實驗方法對于驗證提出的概念將至關重要。
要點3. 為了在未來幾十年內實現向碳中和社會過渡的可持續性目標，需要追求大膽且具有遠見的想法。盡管催化長期以來都是一個高度跨學科的領域，但在科學界的共同努力以共享基礎知識和應用知識并接受新興概念對于促進催化領域的發展至關重要。除了在解決結構分析技術上的突破外，利用數據科學和人工智能來指導實驗計劃也可能帶來革命性的進步。Mitchell, S., Qin, R., Zheng, N. et al. Nanoscale engineering of catalytic materials for sustainable technologies. Nat. Nanotechnol. (2020).
DOI: 10.1038/s41565-020-00799-8https://doi.org/10.1038/s41565-020-00799-8
