中國科學院大連化學物理研究所王愛琴、張濤團隊總結了單原子催化劑特殊的幾何/電子效應以及在精細化學品合成中的研究進展，并對單原子催化劑未來的應用前景進行了展望。
精細化工產品種類多，附加值高，用途廣，產業關聯度大，直接服務于國民經濟的諸多行業和高新技術產業的各個領域，是國民經濟不可或缺的重要組成部分。傳統的精細化學品合成方法存在很多問題：使用的均相催化劑難以分離；產生的副產物污染環境；生產過程工藝復雜，步驟多，能耗大。據統計，每生產1噸精細化工品，就會產生19噸廢料。因此，開發新一代低成本、綠色、高效和穩定的催化劑具有重要意義。
“單原子催化”的概念由大連化學物理研究所的張濤院士團隊、清華大學的李雋教授及美國亞利桑那州立大學的劉景月教授于2011年共同提出（Nat Chem 2011; 3: 634）。在短短七年的時間里，“單原子催化”迅速成為催化領域的研究前沿。作為一種特殊的負載型金屬催化劑，單原子催化劑以其均一的活性位結構，有望架起多相催化和均相催化的橋梁。單原子催化劑獨特的幾何和電子特性，使其在諸多反應中表現出與傳統均相催化劑相當或更加優異的活性和選擇性，同時又具有多相催化劑易于分離的優勢。因此單原子催化劑有望在精細化學品的綠色合成中發揮重要作用。
在過去幾年中，越來越多的研究結果表明，單原子催化劑在精細化工品的綠色合成中大有可為。例如在芳香硝基化合物的選擇加氫制芳胺（如圖所示）、不飽和醛/酮化合物的選擇加氫制備不飽和醇、醇選擇氧化制醛/酮、苯選擇氧化制苯酚、氫甲酰化反應、硅烷基化反應等多種精細化學品合成反應中，單原子催化劑都表現出優于傳統納米催化劑的活性、選擇性或穩定性。特別是對于貴金屬催化劑而言，單原子催化劑的金屬原子利用率達到100%，在催化劑成本上具有明顯的優勢。
《國家科學評論》最近發表了由中國科學院大連化學物理研究所王愛琴、張濤團隊撰寫的“單原子催化劑在綠色精細化學品合成中的應用”綜述論文，總結了單原子催化劑特殊的幾何/電子效應以及在精細化學品合成中的研究進展，并對單原子催化劑未來的應用前景進行了展望。
文章信息：
Leilei Zhang, Yujing Ren, Wengang Liu, Aiqin Wang, Tao Zhang, Single-atom catalyst: a rising star for green synthesis of fine chemicals[J], Natl Sci Rev 2018; 5: 653–672
https://doi.org/10.1093/nsr/nwy077
