Please wait a minute...
Acta Phys. -Chim. Sin.  2018, Vol. 34 Issue (12): 1334-1357    DOI: 10.3866/PKU.WHXB201804201
Special Issue: Surface Physical Chemistry
REVIEW     
Atomic Layer Deposition: A Gas Phase Route to Bottom-up Precise Synthesis of Heterogeneous Catalyst
Hengwei WANG1,Junling LU1,2,*()
1 Department of Chemical Physics, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, iChEM, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, P. R. China
2 CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, P. R. China
Download: HTML     PDF(10571KB) Export: BibTeX | EndNote (RIS)      

Abstract  

Heterogeneous catalysts are usually synthesized by the conventional wet-chemistry methods, including wet-impregnation, ion exchange, and deposition-precipitation. With the development of catalyst synthesis, great progress has been made in many industrially important catalytic processes. However, these catalytic materials often have very complex structures along with poor uniformity of active sites. Such heterogeneity of active site structures significantly decreases catalytic performance, especially in terms of selectivity, and hinders atomic-level understanding of structure-activity relationships. Moreover, loss of exposed active components by sintering or leaching under harsh reaction conditions causes considerable catalyst deactivation. It is desirable to develop a facile method to tune catalyst active site structures, as well as their local chemical environments on the atomic level, thereby facilitating reaction mechanisms understanding and rational design of catalysts with high stability.

Atomic layer deposition (ALD), a gas-phase technique for thin film growth, has emerged as an alternative method to synthesize heterogeneous catalysts. Like chemical vapor deposition (CVD), ALD relies on a sequence of molecular-level, self-limiting surface reactions between the vapors of precursor molecules and a substrate. This unique character makes it possible to deposit various catalytic materials uniformly on a high-surface-area support with nearly atomic precision. By tuning the number, sequence, and types of ALD cycles, bottom-up precise construction of catalytic architectures on a support can be achieved.

In this review, we focus on the design and synthesis of supported metal catalysts using ALD. We first review strategies developed to precisely tailor the size, composition, and structures of metal nanoparticles (NPs) using ALD. Catalytic performances of these ALD metal catalysts are also discussed and compared to conventional catalysts. We highlight synthetic strategies for synthesis of metal single-atom catalysts and bottom-up precise synthesis of dimeric metal catalysts. Their impact on catalysis is discussed. We demonstrate that metal oxide ALD on metal NPs can enhance catalytic activity, selectivity, and especially stability. In particular, we show that site-selective blocking of metal NPs with an oxide overcoat improves selectivity and contributes to an understanding of the distinct functionalities of the low-and high-coordination sites in catalytic reactions on the atomic level. Next, we discuss an effective method to construct bifunctional catalysts via precisely-controlled addition of a secondary functionality using ALD. Finally, we summarize the advantages of ALD for the advanced design and synthesis of catalysts and discuss the challenges and opportunities of scaling up ALD catalyst synthesis for practical applications.



Key wordsAtomic layer deposition      Supported metal catalyst      "Bottom-up" synthesis      Single-atom catalyst      Dimeric metal catalysts      Metal-oxide interfaces      Confinement effect     
Received: 27 March 2018      Published: 23 April 2018
MSC2000:  O643  
Fund:  the National Natural Science Foundation of China(21673215);the National Natural Science Foundation of China(21473169);the National Natural Science Foundation of China(51402283);the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China(WK2060030029);the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China(WK6030000015);the Max-Planck Partner Group
Corresponding Authors: Junling LU     E-mail: junling@ustc.edu.cn
Cite this article:

Hengwei WANG,Junling LU. Atomic Layer Deposition: A Gas Phase Route to Bottom-up Precise Synthesis of Heterogeneous Catalyst. Acta Phys. -Chim. Sin., 2018, 34(12): 1334-1357.

URL:

http://www.whxb.pku.edu.cn/10.3866/PKU.WHXB201804201     OR     http://www.whxb.pku.edu.cn/Y2018/V34/I12/1334

 
 
Sample C3H6 hydrogenation TOF/s-1 C3H6 hydrogenolysis TOF/s-1
1-cycle Ni ALD 7.1 0.04
5-cycle Ni ALD 4.6 0.03
15-cycle Ni ALD 4.2 0.20
Incipient wetness 3.2 0.01
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Bartholomew C. H. ; Farrauto R. J. Fundamentals of Industrial Catalytic Processes 2nd ed. Wiley: Hoboken N.J., 2006, p. 4.
2 Schwartz T. J. ; O'Neill B. J. ; Shanks B. H. ; Dumesic J. A. ACS Catal. 2014, 4, 2060.
3 Zaera F. Catal. Lett. 2012, 142, 501.
4 Thomas J. M. ; Harris K. D. M. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 687.
5 Deutschmann, O. ; Kn?zinger, H. ; Kochloefl, K. ; Turek, T. Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts. In Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; Wiley-VCH: Weinheim, 2009.
6 O'Neill B. J. ; Jackson D. H. K. ; Lee J. ; Canlas C. ; Stair P. C. ; Marshall C. L. ; Elam J. W. ; Kuech T. F. ; Dumesic J. A. ; Huber G. W. ACS Catal. 2015, 5, 1804.
7 Schauermann S. ; Nilius N. ; Shaikhutdinov S. ; Freund H. J. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1673.
8 Schwarz J. A. ; Contescu C. ; Contescu A. Chem. Rev. 1995, 95, 477.
9 Munnik P. ; de Jongh P. E. ; de Jong K. P. Chem. Rev. 2015, 115, 6687.
10 Wrobleski J. T. ; Boudart M. Catal. Today 1992, 15, 349.
11 Liu Y. X. ; Zhao G. F. ; Wang D. S. ; Li Y. D. Natl. Sci. Rev. 2015, 2, 150.
12 Zhou Z. Y. ; Tian N. ; Li J. T. ; Broadwell I. ; Sun S. G. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 4167.
13 Park J. ; Joo J. ; Kwon S. G. ; Jang Y. ; Hyeon T. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4630.
14 Liu P. X. ; Qin R. X. ; Fu G. ; Zheng N. F. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2122.
15 Marshall S. T. ; O'Brien M. ; Oetter B. ; Corpuz A. ; Richards R. M. ; Schwartz D. K. ; Medlin J. W. Nat. Mater. 2010, 9, 853.
16 Lu J. L. ; Elam J. W. ; Stair P. C. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1806.
17 Ahonen M. ; Pessa M. ; Suntola T. Thin Solid Films 1980, 65, 301.
18 George S. M. Chem. Rev. 2010, 110, 111.
19 Puurunen R. L. J. Appl. Phys. 2005, 97, 121301.
20 Elam J. W. ; Sechrist Z. A. ; George S. M. Thin Solid Films 2002, 414, 43.
21 Ritala M. ; Leskela M. ; Dekker J. P. ; Mutsaers C. ; Soininen P. J. ; Skarp J. Chem. Vap. Deposition 1999, 5, 7.
22 Paracchino A. ; Laporte V. ; Sivula K. ; Gratzel M. ; Thimsen E. Nat. Mater. 2011, 10, 456.
23 Coll M. ; Gazquez J. ; Palau A. ; Varela M. ; Obradors X. ; Puig T. Chem. Mater. 2012, 24, 3732.
24 Pagan-Torres Y. J. ; Gallo J. M. R. ; Wang D. ; Pham H. N. ; Libera J. A. ; Marshall C. L. ; Elam J. W. ; Datye A. K. ; Dumesic J. A. ACS Catal. 2011, 1, 1234.
25 Yang J. H. ; Walczak K. ; Anzenberg E. ; Toma F. M. ; Yuan G. B. ; Beeman J. ; Schwartzberg A. ; Lin Y. J. ; Hettick M. ; Javey A. ; et al J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6191.
26 Hu S. ; Shaner M. R. ; Beardslee J. A. ; Lichterman M. ; Brunschwig B. S. ; Lewis N. S. Science 2014, 344, 1005.
27 Lu J. ; Elam J. W. ; Stair P. C. Surf. Sci. Rep. 2016, 71, 410.
28 Singh J. A. ; Yang N. Y. ; Bent S. F. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2017, 8, 41.
29 Moro L. F. L. Comput. Chem. Eng. 2003, 27, 1303.
30 Rostrup-Nielsen J. R. Catal. Today 2000, 63, 159.
31 Tsang S. C. ; Claridge J. B. ; Green M. L. H. Catal. Today 1995, 23, 3.
32 Zhang Z. ; Wang S. S. ; Song R. ; Cao T. ; Luo L. ; Chen X. ; Gao Y. ; Lu J. ; Li W. X. ; Huang W. Nat. Commun. 2017, 8, 488.
33 Rodriguez J. A. ; Liu P. ; Hrbek J. ; Evans J. ; Pérez M. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1329.
34 Funabiki M. ; Yamada T. ; Kayano K. Catal. Today 1991, 10, 33.
35 Hu W. ; Wang Y. ; Shang H. Y. ; Xu H. D. ; Zhong L. ; Chen J. J. ; Gong M. C. ; Chen Y. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 1771.
35 胡伟; 王云; 尚鸿燕; 徐海迪; 钟琳; 陈建军; 龚茂初; 陈耀强. 物理化学学报, 2015, 31, 1771.
36 Iglesia E. Appl. Catal. A: Gen. 1997, 161, 59.
37 Khodakov A. Y. ; Chu W. ; Fongarland P. Chem. Rev. 2007, 107, 1692.
38 Alonso D. M. ; Wettstein S. G. ; Dumesic J. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 8075.
39 Shanks B. H. Ind. Eng. Chem. Res. 2010, 49, 10212.
40 Guo Z. ; Liu B. ; Zhang Q. H. ; Deng W. P. ; Wang Y. ; Yang Y. H. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 3480.
41 Serrano-Ruiz J. C. ; Dumesic J. A. Green Chem. 2009, 11, 1101.
42 Blaser H. U. ; Malan C. ; Pugin B. ; Spindler F. ; Steiner H. ; Studer M. Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 103.
43 Stamenkovic V. R. ; Mun B. S. ; Arenz M. ; Mayrhofer K. J. J. ; Lucas C. A. ; Wang G. F. ; Ross P. N. ; Markovic N. M. Nat. Mater. 2007, 6, 241.
44 Calle-Vallejo F. ; Koper M. T. M. ; Bandarenka A. S. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5210.
45 Ye Y. ; Sanford M. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9034.
46 Mohamed Z. ; Dasireddy V. D. B. C. ; Singh S. ; Friedrich H. B. Appl. Catal. B: Environ. 2016, 180, 687.
47 Bezemer G. L. ; Bitter J. H. ; Kuipers H. P. ; Oosterbeek H. ; Holewijn J. E. ; Xu X. ; Kapteijn F. ; van Dillen A. J. ; de Jong K. P. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3956.
48 Valden M. ; Lai X. ; Goodman D. W. Science 1998, 281, 1647.
49 Haruta M. Catal. Today 1997, 36, 153.
50 Li J. ; Chen W. ; Zhao H. ; Zheng X. ; Wu L. ; Pan H. ; Zhu J. ; Chen Y. ; Lu J. J. Catal. 2017, 352, 371.
51 Bond G. C. Chem. Soc. Rev. 1991, 20, 441.
52 Chen M. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 2424.
52 陈明树. 物理化学学报, 2017, 33, 2424.
53 Hu L. X. ; Wang L. ; Wang F. ; Zhang C. H. ; He H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 1681.
53 胡凌霄; 王莲; 王飞; 张长斌; 贺泓. 物理化学学报, 2017, 33, 1681.
54 Gates B. C. Chem. Rev. 1995, 95, 511.
55 Bond G. C. Acc. Chem. Res. 1993, 26, 490.
56 Lindblad M. ; Lindfors L. P. ; Suntola T. Catal. Lett. 1994, 27, 323.
57 Ribeiro F. H. ; Somorjai G. A. Recl.: J. R. Neth. Chem. Soc. 1994, 113, 419.
58 Narayanan S. ; Uma K. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1985, 81, 2733.
59 Gould T. D. ; Lubers A. M. ; Neltner B. T. ; Carrier J. V. ; Weimer A. W. ; Falconer J. L. ; Medlin J. W. J. Catal. 2013, 303, 9.
60 Jiang C. J. ; Shang Z. Y. ; Liang X. H. ACS Catal. 2015, 5, 4814.
61 Mahata N. ; Cunha A. F. ; Orfao J. J. M. ; Figueiredo J. L. Appl. Catal. A: Gen. 2008, 351, 204.
62 Kim D. H. ; Sim J. K. ; Lee J. ; Seo H. O. ; Jeong M. G. ; Kim Y. D. ; Kim S. H. Fuel 2013, 112, 111.
63 Lei Y. ; Lu J. ; Luo X. Y. ; Wu T. P. ; Du P. ; Zhang X. Y. ; Ren Y. ; Wen J. G. ; Miller D. J. ; Miller J. T. ; et al Nano Lett. 2013, 13, 4182.
64 Stair P. C. Top. Catal. 2012, 55, 93.
65 Feng H. ; Elam J. W. ; Libera J. A. ; Setthapun W. ; Stair P. C. Chem. Mater. 2010, 22, 3133.
66 Elam J. W. ; Zinovev A. ; Han C. Y. ; Wang H. H. ; Welp U. ; Hryn J. N. ; Pellin M. J. Thin Solid Films 2006, 515, 1664.
67 Feng H. ; Libera J. A. ; Stair P. C. ; Miller J. T. ; Elam J. W. ACS Catal. 2011, 1, 665.
68 Lee C. ; Yoon H. K. ; Moon S. ; Yoon K. J. Korean J. Chem. Eng. 1998, 15, 590.
69 Matsumura Y. ; Okumura M. ; Usami Y. ; Kagawa K. ; Yamashita H. ; Anpo M. ; Haruta M. Catal. Lett. 1997, 44, 189.
70 King J. S. ; Wittstock A. ; Biener J. ; Kucheyev S. O. ; Wang Y. M. ; Baumann T. F. ; Giri S. K. ; Hamza A. V. ; Baeumer M. ; Bent S. F. Nano Lett. 2008, 8, 2405.
71 Knoops H. C. M. ; Mackus A. J. M. ; Donders M. E. ; van de Sanden M. C. M. ; Notten P. H. L. ; Kessels W. M. M. Electrochem. Solid State Lett. 2009, 12, G34.
72 Aaltonen T. ; Rahtu A. ; Ritala M. ; Leskela M. Electrochem. Solid State Lett. 2003, 6, C130.
73 Zhou Y. ; King D. M. ; Liang X. H. ; Li J. H. ; Weimer A. W. Appl. Catal. B: Environ. 2010, 101, 54.
74 Aaltonen T. ; Ritala M. ; Tung Y. L. ; Chi Y. ; Arstila K. ; Meinander K. ; Leskela M. J. Mater. Res. 2004, 19, 3353.
75 Liu C. ; Wang C. C. ; Kei C. C. ; Hsueh Y. C. ; Perng T. P. Small 2009, 5, 1535.
76 Lashdaf M. ; Lahtinen J. ; Lindblad M. ; Venalainen T. ; Krause A. O. I. Appl. Catal. A: Gen. 2004, 276, 129.
77 Baker L. ; Cavanagh A. S. ; Seghete D. ; George S. M. ; Mackus A. J. M. ; Kessels W. M. M. ; Liu Z. Y. ; Wagner F. T. J. Appl. Phys. 2011, 109, 084333.
78 Gould T. D. ; Lubers A. M. ; Corpuz A. R. ; Weimer A. W. ; Falconer J. L. ; Medlin J. W. ACS Catal. 2015, 5, 1344.
79 Lu J. L. ; Low K. B. ; Lei Y. ; Libera J. A. ; Nicholls A. ; Stair P. C. ; Elam J. W. Nat. Commun. 2014, 5, 3264.
80 Setthapun W. ; Williams W. D. ; Kim S. M. ; Feng H. ; Elam J. W. ; Rabuffetti F. A. ; Poeppelmeier K. R. ; Stair P. C. ; Stach E. A. ; Ribeiro F. H. ; et al J. Phys. Chem. C 2010, 114, 9758.
81 Phatak A. A. ; Koryabkina N. ; Rai S. ; Ratts J. L. ; Ruettinger W. ; Farrauto R. J. ; Blau G. E. ; Delgass W. N. ; Ribeiro F. H. Catal. Today 2007, 123, 224.
82 Shim J. H. ; Jiang X. ; Bent S. F. ; Prinz F. B. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B793..
83 Hsieh C. T. ; Liu Y. Y. ; Tzou D. Y. ; Chen W. Y. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 26735.
84 Li J. W. ; Bin Z. ; Chen Y. ; Zhang J. K. ; Yang H. M. ; Zhang J. W. ; Lu X. L. ; Li G. C. ; Qin Y. Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 4218.
85 Enterkin J. A. ; Poeppelmeier K. R. ; Marks L. D. Nano Lett. 2011, 11, 993.
86 Winterbo. Wl Acta Metall. 1967, 15, 303.
87 Lu J. L. ; Elam J. W. Chem. Mater. 2015, 27, 4950.
88 Vuori H. ; Pasanen A. ; Lindblad M. ; Valden M. ; Niemela M. V. ; Krause A. O. I. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 4204.
89 Chen C. S. ; Lin J. H. ; You J. H. ; Chen C. R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15950.
90 Dai M. ; Kwon J. ; Halls M. D. ; Gordon R. G. ; Chabal Y. J. Langmuir 2010, 26, 3911.
91 Kim J. M. ; Lee H. B. R. ; Lansalot C. ; Dussarrat C. ; Gatineau J. ; Kim H. Jpn. J. Appl. Phys. 2010, 49, 05FA10.
92 Lee H. B. R. ; Kim J. ; Kim H. ; Kim W. H. ; Lee J. W. ; Hwang I. J. Korean Phys. Soc. 2010, 56, 104.
93 Masango S. S. ; Peng L. ; Marks L. D. ; Van Duyne R. P. ; Stair P. C. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 17655.
94 Maroun F. ; Ozanam F. ; Magnussen O. M. ; Behm R. J. Science 2001, 293, 1811.
95 Gao F. ; Goodman D. W. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 8009.
96 Wang A. ; Liu X. Y. ; Mou C. Y. ; Zhang T. J. Catal. 2013, 308, 258.
97 Sárkány A. ; Geszti O. ; Sáfrán G. Appl. Catal. A: Gen. 2008, 350, 157.
98 Nutt M. O. ; Heck K. N. ; Alvarez P. ; Wong M. S. Appl. Catal. B: Environ. 2006, 69, 115.
99 Sun S. Q. ; Yi Y. H. ; Wang L. ; Zhang J. L. ; Guo H. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 1123.
99 孙帅其; 易延辉; 王丽; 张家良; 郭洪臣. 物理化学学报, 2017, 33, 1123.
100 Lim B. ; Kobayashi H. ; Yu T. ; Wang J. ; Kim M. J. ; Li Z. Y. ; Rycenga M. ; Xia Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2506.
101 Harada M. ; Asakura K. ; Toshima N. J. Phys. Chem 1993, 97, 5103.
102 Ferrando R. ; Jellinek J. ; Johnston R. L. Chem. Rev. 2008, 108, 845.
103 Hutchings G. J. ; Kiely C. J. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1759.
104 Wang H. ; Wang C. ; Yan H. ; Yi H. ; Lu J. J. Catal. 2015, 324, 59.
105 Cao K. ; Cai J. M. ; Liu X. ; Chen R. J. Vac. Sci. Technol. A 2018, 36, 010801.
106 Martensson P. ; Carlsson J. O. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2926.
107 Hsu I. J. ; McCandless B. E. ; Weiland C. ; Willis B. G. J. Vac. Sci. Technol. A 2009, 27, 660.
108 Weber M. J. ; Mackus A. J. M. ; Verheijen M. A. ; van der Marel C. ; Kessels W. M. M. Chem. Mater. 2012, 24, 2973.
109 Weber M. J. ; Verheijen M. A. ; Bol A. A. ; Kessels W. M. M. Nanotechnology 2015, 26, 094002.
110 Cao K. ; Liu X. ; Zhu Q. ; Shan B. ; Chen R. ChemCatChem 2016, 8, 326.
111 Cao K. ; Zhu Q. Q. ; Shan B. ; Chen R. Sci. Rep. 2015, 5, 8470.
112 Qian K. ; Huang W. Catal. Today 2011, 164, 320.
113 Xu J. ; White T. ; Li P. ; He C. ; Yu J. ; Yuan W. ; Han Y. F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10398.
114 Edwards J. K. ; Solsona B. ; Landon P. ; Carley A. F. ; Herzing A. ; Watanabe M. ; Kiely C. J. ; Hutchings G. J. J. Mater. Chem. 2005, 15, 4595.
115 Edwards J. K. ; Solsona B. E. ; Landon P. ; Carley A. F. ; Herzing A. ; Kiely C. J. ; Hutchings G. J. J. Catal. 2005, 236, 69.
116 Chen M. ; Kumar D. ; Yi C. W. ; Goodman D. W. Science 2005, 310, 291.
117 Yu W. Y. ; Mullen G. M. ; Flaherty D. W. ; Mullins C. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11070.
118 Enache D. I. ; Edwards J. K. ; Landon P. ; Solsona-Espriu B. ; Carley A. F. ; Herzing A. A. ; Watanabe M. ; Kiely C. J. ; Knight D. W. ; Hutchings G. J. Science 2006, 311, 362.
119 Chen Y. T. ; Wang H. P. ; Liu C. J. ; Zeng Z. Y. ; Zhang H. ; Zhou C. M. ; Jia X. L. ; Yang Y. H. J. Catal. 2012, 289, 105.
120 Silva T. A. G. ; Teixeira-Neto E. ; Lopez N. ; Rossi L. M. Sci. Rep. 2014, 4, 5766.
121 Henning A. M. ; Watt J. ; Miedziak P. J. ; Cheong S. ; Santonastaso M. ; Song M. ; Takeda Y. ; Kirkland A. I. ; Taylor S. H. ; Tilley R. D. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 125, 1517.
122 Chen Y. ; Lim H. ; Tang Q. ; Gao Y. ; Sun T. ; Yan Q. ; Yang Y. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 380, 55.
123 Pritchard J. ; Kesavan L. ; Piccinini M. ; He Q. ; Tiruvalam R. ; Dimitratos N. ; Lopez-Sanchez J. A. ; Carley A. F. ; Edwards J. K. ; Kiely C. J. ; et al Langmuir 2010, 26, 16568.
124 Zhang H. ; Xie Y. ; Sun Z. ; Tao R. ; Huang C. ; Zhao Y. ; Liu Z. Langmuir 2011, 27, 1152.
125 Hou W. ; Dehm N. A. ; Scott R. W. J. J. Catal. 2008, 253, 22.
126 Yang X. F. ; Wang A. Q. ; Qiao B. T. ; Li J. ; Liu J. Y. ; Zhang T. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1740.
127 Gates B. C. ; Flytzani-Stephanopoulos M. ; Dixon D. A. ; Katz A. Catal. Sci. Technol. 2017, 7, 4259.
128 Flytzani-Stephanopoulos M. ; Gates B. C. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2012, 3, 545.
129 Flytzani-Stephanopoulos M. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 783.
130 Qiao B. T. ; Wang A. Q. ; Yang X. F. ; Allard L. F. ; Jiang Z. ; Cui Y. T. ; Liu J. Y. ; Li J. ; Zhang T. Nat. Chem. 2011, 3, 634.
131 Yang M. ; Li S. ; Wang Y. ; Herron J. A. ; Xu Y. ; Allard L. F. ; Lee S. ; Huang J. ; Mavrikakis M. ; Flytzani-Stephanopoulos M. Science 2014, 346, 1498.
132 Zhang X. ; Shi H. ; Xu B. Q. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7132.
133 Moses-DeBusk M. ; Yoon M. ; Allard L. F. ; Mullins D. R. ; Wu Z. L. ; Yang X. F. ; Veith G. ; Stocks G. M. ; Narula C. K. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12634.
134 Cheng N. C. ; Stambula S. ; Wang D. ; Banis M. N. ; Liu J. ; Riese A. ; Xiao B. W. ; Li R. Y. ; Sham T. K. ; Liu L. M. ; et al Nat. Commun. 2016, 7, 13638.
135 Lin L. L. ; Zhou W. ; Gao R. ; Yao S. Y. ; Zhang X. ; Xu W. Q. ; Zheng S. J. ; Jiang Z. ; Yu Q. L. ; Li Y. W. ; et al Nature 2017, 544, 80.
136 Liu J. Y. ACS Catal. 2017, 7, 34.
137 Jones J. ; Xiong H. F. ; Delariva A. T. ; Peterson E. J. ; Pham H. ; Challa S. R. ; Qi G. S. ; Oh S. ; Wiebenga M. H. ; Hernandez X. I. P. ; et al Science 2016, 353, 150.
138 Lang R. ; Li T. ; Matsumura D. ; Miao S. ; Ren Y. ; Cui Y. T. ; Tan Y. ; Qiao B. ; Li L. ; Wang A. ; et al Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 16054.
139 Lin J. ; Wang A. Q. ; Qiao B. T. ; Liu X. Y. ; Yang X. F. ; Wang X. D. ; Liang J. X. ; Li J. X. ; Liu J. Y. ; Zhang T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15314.
140 Yang S. ; Kim J. ; Tak Y. J. ; Soon A. ; Lee H. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2058.
141 Yin P. ; Yao T. ; Wu Y. ; Zheng L. ; Lin Y. ; Liu W. ; Ju H. ; Zhu J. ; Hong X. ; Deng Z. ; et al Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 10800.
142 Ding K. ; Gulec A. ; Johnson A. M. ; Schweitzer N. M. ; Stucky G. D. ; Marks L. D. ; Stair P. C. Science 2015, 350, 189.
143 Sun S. H. ; Zhang G. X. ; Gauquelin N. ; Chen N. ; Zhou J. G. ; Yang S. L. ; Chen W. F. ; Meng X. B. ; Geng D. S. ; Banis M. N. ; et al Sci. Rep. 2013, 3, 1775.
144 Stambula S. ; Gauquelin N. ; Bugnet M. ; Gorantla S. ; Turner S. ; Sun S. ; Liu J. ; Zhang G. ; Sun X. ; Botton G. A. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 3890.
145 Yan H. ; Cheng H. ; Yi H. ; Lin Y. ; Yao T. ; Wang C. ; Li J. ; Wei S. ; Lu J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10484.
146 Huang X. ; Xia Y. ; Cao Y. ; Zheng X. ; Pan H. ; Zhu J. ; Ma C. ; Wang H. ; Li J. ; You R. ; et al Nano Res. 2017, 10, 1302.
147 Cao Y. ; Chen S. ; Luo Q. ; Yan H. ; Lin Y. ; Liu W. ; Cao L. ; Lu J. ; Yang J. ; Yao T. ; et al Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12191.
148 Wang C. ; Gu X. K. ; Yan H. ; Lin Y. ; Li J. ; Liu D. ; Li W. X. ; Lu J. ACS Catal. 2017, 7, 887.
149 Lu J. ; Cheng L. ; Lau K. C. ; Tyo E. ; Luo X. ; Wen J. ; Miller D. ; Assary R. S. ; Wang H. H. ; Redfern P. ; et al Nat. Commun. 2014, 5, 4895.
150 Nesselberger M. ; Roefzaad M. ; Hamou R. F. ; Biedermann P. U. ; Schweinberger F. F. ; Kunz S. ; Schloegl K. ; Wiberg G. K. H. ; Ashton S. ; Heiz U. ; et al Nat. Mater. 2013, 12, 919.
151 Yoon B. ; Hakkinen H. ; Landman U. ; Worz A. S. ; Antonietti J. M. ; Abbet S. ; Judai K. ; Heiz U. Science 2005, 307, 403.
152 Li Z. Y. ; Young N. P. ; Di Vece M. ; Palomba S. ; Palmer R. E. ; Bleloch A. L. ; Curley B. C. ; Johnston R. L. ; Jiang J. ; Yuan J. Nature 2008, 451, 46.
153 Yan H. ; Lin Y. ; Wu H. ; Zhang W. H. ; Sun Z. H. ; Cheng H. ; Liu W. ; Wang C. L. ; Li J. J. ; Huang X. H. ; et al Nat. Commun. 2017, 8, 1070.
154 Fu Q. ; Li W. X. ; Yao Y. X. ; Liu H. Y. ; Su H. Y. ; Ma D. ; Gu X. K. ; Chen L. M. ; Wang Z. ; Zhang H. ; et al Science 2010, 328, 1141.
155 Chen G. X. ; Zhao Y. ; Fu G. ; Duchesne P. N. ; Gu L. ; Zheng Y. P. ; Weng X. F. ; Chen M. S. ; Zhang P. ; Pao C. W. ; et al Science 2014, 344, 495.
156 Rodriguez J. A. ; Ma S. ; Liu P. ; Hrbek J. ; Evans J. ; Perez M. Science 2007, 318, 1757.
157 Zhao G. F. ; Yang F. ; Chen Z. J. ; Liu Q. F. ; Ji Y. J. ; Zhang Y. ; Niu Z. Q. ; Mao J. J. ; Bao X. H. ; Hu P. J. ; et al Nat. Commun. 2017, 8, 14039.
158 Lunkenbein T. ; Schumann J. ; Behrens M. ; Schlogl R. ; Willinger M. G. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4544.
159 Kattel S. ; Ramirez P. J. ; Chen J. G. ; Rodriguez J. A. ; Liu P. Science 2017, 355, 1296.
160 Lei Y. ; Lee S. ; Low K. B. ; Marshall C. L. ; Elam J. W. ACS Catal. 2016, 6, 3457.
161 Gao Z. ; Dong M. ; Wang G. Z. ; Sheng P. ; Wu Z. W. ; Yang H. M. ; Zhang B. ; Wang G. F. ; Wang J. G. ; Qin Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9006.
162 Yi H. ; Xia Y. ; Yan H. ; Lu J. Chin. J. Catal. 2017, 38, 1581.
163 Liu X. ; Zhu Q. Q. ; Lang Y. ; Cao K. ; Chu S. Q. ; Shan B. ; Chen R. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1648.
164 Haruta M. Chem. Record 2003, 3, 75.
165 Wang C. L. ; Wang H. W. ; Yao Q. ; Yan H. ; Li J. J. ; Lu J. L. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 478.
166 Yao Q. ; Wang C. L. ; Wang H. W. ; Yan H. ; Lu J. L. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 9174.
167 Gao Z. ; Qin Y. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 2309.
168 Li J. J. ; Lu J. L. Chin. J. Chem. Phys. 2017, 30, 319.
169 den Breejen J. P. ; Radstake P. B. ; Bezemer G. L. ; Bitter J. H. ; Froseth V. ; Holmen A. ; de Jong K. P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7197.
170 Kuhn J. N. ; Huang W. ; Tsung C. K. ; Zhang Y. ; Somorjai G. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14026.
171 Reske R. ; Mistry H. ; Behafarid F. ; Cuenya B. R. ; Strasser P. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6978.
172 Englisch M. ; Jentys A. ; Lercher J. A. J. Catal. 1997, 166, 25.
173 Galvis H. M. T. ; Bitter J. H. ; Davidian T. ; Ruitenbeek M. ; Dugulan A. I. ; de Jong K. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16207.
174 Cao S. W. ; Tao F. ; Tang Y. ; Li Y. T. ; Yu J. G. Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 4747.
175 Lu J. L. ; Fu B. S. ; Kung M. C. ; Xiao G. M. ; Elam J. W. ; Kung H. H. ; Stair P. C. Science 2012, 335, 1205.
176 Feng H. ; Lu J. L. ; Stair P. C. ; Elam J. W. Catal. Lett. 2011, 141, 512.
177 Lu J. L. ; Liu B. ; Guisinger N. P. ; Stair P. C. ; Greeley J. P. ; Elam J. W. Chem. Mater. 2014, 26, 6752.
178 Huff M. ; Schmidt L. D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 11815.
179 Helveg S. ; Lopez-Cartes C. ; Sehested J. ; Hansen P. L. ; Clausen B. S. ; Rostrup-Nielsen J. R. ; Abild-Pedersen F. ; Norskov J. K. Nature 2004, 427, 426.
180 Zhang H. B. ; Gu X. K. ; Canlas C. ; Kropf A. J. ; Aich P. ; Greeley J. P. ; Elam J. W. ; Meyers R. J. ; Dumesic J. A. ; Stair P. C. ; et al Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 12132.
181 Cai J. ; Zhang J. ; Cao K. ; Gong M. ; Lang Y. ; Liu X. ; Chu S. ; Shan B. ; Chen R. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 522.
182 Cao K. ; Shi L. ; Gong M. ; Cai J. M. ; Liu X. ; Chu S. Q. ; Lang Y. ; Shan B. ; Chen R. Small 2017, 13, 1700648.
183 Ding L. ; Yi H. ; Zhang W. ; You R. ; Cao T. ; Yang J. ; Lu J. ; Huang W. ACS Catal. 2016, 6, 3700.
184 Hu Q. M. ; Wang S. ; Gao Z. ; Li Y. Q. ; Zhang Q. ; Xiang Q. ; Qin Y. Appl. Catal. B: Environ. 2017, 218, 591.
185 Gounder R. ; Iglesia E. Chem. Commun. 2013, 49, 3491.
186 Canivet J. ; Fateeva A. ; Guo Y. M. ; Coasne B. ; Farrusseng D. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5594.
187 Zhang H. B. ; Pan X. L. ; Han X. W. ; Liu X. M. ; Wang X. F. ; Shen W. L. ; Bao X. H. Chem. Sci. 2013, 4, 1075.
188 Yi H. ; Du H. ; Hu Y. ; Yan H. ; Jiang H. L. ; Lu J. ACS Catal. 2015, 5, 2735.
189 El Kolli N. ; Delannoy L. ; Louis C. J. Catal. 2013, 297, 79.
190 Hugon A. ; Delannoy L. ; Krafft J. M. ; Louis C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 10823.
191 Canlas C. P. ; Lu J. L. ; Ray N. A. ; Grosso-Giordano N. A. ; Lee S. ; Elam J. W. ; Winans R. E. ; Van Duyne R. P. ; Stair P. C. ; Notestein J. M. Nat. Chem. 2012, 4, 1030.
192 Bartholomew C. H. Appl. Catal. A: Gen. 2001, 212, 17.
193 Wanke S. E. J. Catal. 1977, 46, 234.
194 Campbell C. T. ; Parker S. C. ; Starr D. E. Science 2002, 298, 811.
195 O'Neill B. J. ; Jackson D. H. K. ; Crisci A. J. ; Farberow C. A. ; Shi F. Y. ; Alba-Rubio A. C. ; Lu J. L. ; Dietrich P. J. ; Gu X. K. ; Marshall C. L. ; et al Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13808.
196 Zheng F. F. ; Li Q. ; Zhang H. ; Wong W. Z. ; Yin X. D. ; Zheng Y. P. ; Huang C. J. ; Wan H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 1689.
196 郑芳芳; 李倩; 张宏; 翁维正; 伊晓东; 郑燕萍; 黄传敬; 万惠霖. 物理化学学报, 2017, 33, 1689.
197 Seipenbusch M. ; Binder A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20606.
198 Yu K. ; Wu Z. ; Zhao Q. ; Li B. ; Xie Y. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2244.
199 Arnal P. M. ; Comotti M. ; Schuth F. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 8224.
200 Zhang H. ; Canlas C. ; Jeremy Kropf A. ; Elam J. W. ; Dumesic J. A. ; Marshall C. L. J. Catal. 2015, 326, 172.
201 Gould T. D. ; Izar A. ; Weimer A. W. ; Falconer J. L. ; Medlin J. W. ACS Catal. 2014, 4, 2714.
202 O'Neill B. J. ; Sener C. ; Jackson D. H. K. ; Kuech T. F. ; Dumesic J. A. ChemSusChem 2014, 7, 3247.
203 Wang C. L. ; Lu J. L. Chin. J. Chem. Phys. 2016, 29, 571.
204 Lee J. C. ; Jackson D. H. K. ; Li T. ; Winans R. E. ; Dumesic J. A. ; Kuech T. F. ; Huber G. W. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1657.
205 Onn T. M. ; Zhang S. Y. ; Arroyo-Ramirez L. ; Chung Y. C. ; Graham G. W. ; Pan X. Q. ; Gorte R. J. ACS Catal. 2015, 5, 5696.
206 Ge Q. J. ; Huang Y. M. ; Qiu F. Y. ; Li S. B. Appl. Catal. A: Gen. 1998, 167, 23.
207 Ema T. ; Miyazaki Y. ; Koyama S. ; Yano Y. ; Sakai T. Chem. Commun. 2012, 48, 4489.
208 Guo X. G. ; Fang G. Z. ; Li G. ; Ma H. ; Fan H. J. ; Yu L. ; Ma C. ; Wu X. ; Deng D. H. ; Wei M. M. ; et al Science 2014, 344, 616.
209 Kang J. ; Cheng K. ; Zhang L. ; Zhang Q. ; Ding J. ; Hua W. ; Lou Y. ; Zhai Q. ; Wang Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 123, 5306.
210 Alba-Rubio A. C. ; O'Neill B. J. ; Shi F. ; Akatay C. ; Canlas C. ; Li T. ; Winans R. ; Elam J. W. ; Stach E. A. ; Voyles P. M. ; et al ACS Catal. 2014, 4, 1554.
211 Ge H. B. ; Zhang B. ; Gu X. M. ; Liang H. J. ; Yang H. M. ; Gao Z. ; Wang J. G. ; Qin Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7081.
[1] Xu-Qiang HAO,Hao YANG,Zhi-Liang JIN,Jing XU,Shi-Xiong MIN,Gong-Xuan Lü. Quantum Confinement Effect of Graphene-Like C3N4 Nanosheets for Efficient Photocatalytic Hydrogen Production fromWater Splitting[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2016, 32(10): 2581-2592.
[2] HAN Bing, CHU Yue-Ying, ZHENG An-Min, DENG Feng. Adsorption Structure and Energy of Pyridine Confined inside Zeolite Pores[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2012, 28(02): 315-323.
[3] SUN Da-Li, PENG Sheng-Lin, OUYANG Jun, OUYANG Fang-Ping. Electronic Transport Properties of Graphene Nanoribbons with Nanoholes[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2011, 27(05): 1103-1107.
[4] WANG Luo-Xin, XU Jie, ZOU Han-Tao, YI Chang-Hai. Effect of Chirality and Size on the Thermal Decomposition of Nitromethane Confined inside Single-Walled Carbon Nanotube[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2010, 26(03): 721-726.
[5] Yu Bao-Long, Wu Xiao-Chun, Zou Bing-Suo, Zhang Gui-Lan, Tang Guo-Qing, Chen Wen-Ju. The Effect of Dielectric Confinement Effects on the Optica Properties of SnO2 Nanometer Particles[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 1994, 10(02): 103-106.