中化新网讯 近日，南开大学碳中和交叉科学中心、环境科学与工程学院周启星教授团队开发了一种氮掺杂碳包裹二氧化钛负载的铁单原子催化剂，为单原子光催化剂在环境与能源领域的应用提供了新的解析思路。

　　据介绍，与传统负载型光催化剂相比，单原子光催化剂表面的活性组分分布达到原子尺度。这就对单原子光催化剂效率和选择性的控制提出了更高挑战，特别是针对其本征活性位点的鉴别以及催化机制认识还有不足。

　　周启星团队研究发现，利用可见光以及单原子催化剂中易于形成的团簇，可以协同优化单原子催化位点的本征活性和选择性，并以此为依据构建了有效利用太阳光的团簇—单原子位点共存催化剂。这种催化剂具有易于合成调控的优势，可以应用于多种能源和环境反应，解决能源和环境污染问题。

　　“我们用汽车方向盘、发动机和汽油来打比方，就能很好地诠释这个过程。在催化反应过程中，铁团簇作为一种助催化剂，并不直接参与反应。它与反应物过强的结合使其快速地被钝化，如同发动机，为汽车的前进提供基础。铁原子位点在邻近铁团簇的影响下，与周围反应物的成键强度显著下降，从而实现了快速的吸附—脱附循环，如同方向盘，牢牢把控汽车行进方向。而可见光在此过程中发挥出汽油的作用，作为能源持续推动反应的进行。”南开大学碳中和交叉科学中心、环境科学与工程学院博士生莫凡介绍说。

　　研究还表明，由于优异的选择性和活性，此类催化剂和构筑策略不仅可以用于加速持久性有机污染物的降解和环境净化，还可用于更广泛的场景和领域。周启星团队针对此类催化剂的性能优化和机制探索的研究，可以进一步推动单原子光催化剂的理论研究和应用，从而更好地解决能源短缺与环境污染问题。

　　新型光催化技术作为一项环境友好的战略性新兴产业技术，由于在解决全球性能源短缺、二氧化碳减排等重大问题方面具有广阔的应用前景，已经成为当前国际研究的前沿与热点之一。