?2022年7月，清華大學(xué)李亞棟院士團(tuán)隊王定勝教授在《碳能源（英文版）》上以“單原子催化助力“碳中和”為題發(fā)表綜述文章。文章系統(tǒng)闡述了單原子催化劑在電、光及熱等催化、能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，為高效清潔能源獲取提供切實(shí)可行途徑。

    據(jù)統(tǒng)計，2019年全球碳排放量約為401億噸，其中86%來自化石燃料的利用。排放的CO2大量累積造成了嚴(yán)重的“溫室效應(yīng)”。文章介紹實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途徑可以分為兩個方面：其一是將CO2高效轉(zhuǎn)化為高附加值的碳?xì)淙剂希涠抢每沙掷m(xù)綠色能源替代傳統(tǒng)化石能源用于清潔電力和氫能的生產(chǎn)，進(jìn)而利用電力和氫能替代化石燃料用于居民生活、交通和工業(yè)過程，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳大幅減排的目標(biāo)。特別強(qiáng)調(diào)的是，具有近 100% 原子利用率的單原子催化劑（Single-atom Catalysts，SACs）可以提供一個優(yōu)質(zhì)的研究平臺，并在催化和能源轉(zhuǎn)換及利用方面取得了令人鼓舞的研究進(jìn)展。然而，目前關(guān)于SACs 在實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)研究領(lǐng)域的評論文章相對較少。因此，系統(tǒng)而深入地闡述單原子助力實(shí)現(xiàn)“碳中和”的綜述研究是迫切和需要的。

    據(jù)了解，該文章重點(diǎn)介紹了運(yùn)用獨(dú)特結(jié)構(gòu)的單原子催化劑通過光催化、電催化和熱催化等技術(shù)將 CO2高效轉(zhuǎn)化為高附加值的碳能源，如將 CO2 轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锶剂希–O、CH4、HCOOH、CH3OH 和多碳鏈 [C2+] 產(chǎn)品）。

    此外，該團(tuán)隊在文章中也介紹了借助先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和裝置器件來制備綠色可持續(xù)新能源，進(jìn)而替代污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)化石燃料，例如著重介紹了通過光催化和電催化水分解產(chǎn)生氫能和燃料電池中的高效氧還原反應(yīng)（oxygen reduction reaction，ORR）等技術(shù)。

     值得注意的是，文章還詳細(xì)闡述了單原子催化劑（包括 d-、ds-、p-和 f-區(qū)域）用于CO2 轉(zhuǎn)化、水分解產(chǎn)氫和燃料電池中 ORR 的代表性示例，并且相應(yīng)的介紹單原子催化劑的合成方法、表征和相應(yīng)的催化活性，討論了其“構(gòu)效關(guān)系”。最后，該文章對單原子材料未來在促進(jìn)“碳中和”方面的應(yīng)用前景和所面臨的挑戰(zhàn)提出了一些展望。

    《碳能源（英文版）》是由溫州大學(xué)和Wiley聯(lián)合創(chuàng)辦的旗艦期刊，面向材料、化學(xué)、環(huán)境、物理及交叉學(xué)科，重點(diǎn)關(guān)注碳、碳減排、清潔能源等前沿領(lǐng)域，旨在及時報道國際上碳材料和能源領(lǐng)域的最新科研成果和動態(tài)。