二氧化钛负载单原子催化剂用于光催化反应的研究

doi:10.3866/PKU.WHXB202008064

摘要/Abstract

摘要：

二氧化钛是目前被广泛研究和运用的金属氧化物。该文章总结当前二氧化钛负载单原子金属，包括铂、钯、铱、铑、铜、钌等催化剂的制备方法、表征手段和光催化反应的运用。二氧化钛表面负载单原子金属的主要制备方法包括表面缺陷法、表面修饰、高温脉冲及表面金属配体组装等。该文章探讨这些制备方法的控制条件和实用范围，并讨论负载型单原子催化剂的表征手段，包括电镜表征(球差校正扫描透射显微镜和扫描隧道显微镜)和谱学分析(扩展的X-光吸收精细结构分析、分子探针红外吸收谱等)。最后文章针对二氧化钛负载单原子催化剂在光催化水裂解产氢的作用机理和在光催化二氧化碳还原反应的运用做出讨论。

关键词: 二氧化钛, 单原子催化剂, 表面稳定性, 单原子表征, 光催化产氢

Abstract:

Titania (TiO₂) has been among the most widely investigated and used metal oxides over the past years, as it has various functional applications. Extensive research into TiO₂ and industrial interest in this material have been triggered by its high abundance, excellent corrosion resistance, and low cost. To improve the activity of TiO₂ in heterogeneous catalytic reactions, noble metals are used to accelerate the reactions. However, in the case of nanoparticles supported on TiO₂, the active sites are usually limited to the peripheral sites of the noble metal particles or at the interface between the particle and the support. Thus, highly dispersed single metal atoms are desired for the effective utilization of precious noble metals. The study of oxide-supported isolated atoms, the so-called single-atom catalysts (SACs), was pioneered by Zhang's group. The high dispersion of precious noble metals results helps reduce the cost associated with catalyst preparation. Because of the presence of active centers as single atoms, the deactivation of metal atoms during the reaction, e.g., by coking for large agglomerates, is retarded. The unique coordination environment of the noble metal center provides special sites for the reaction, consequently increasing the selectivity of the reaction, including the enantioselectivity and stereoselectivity. Hence, supported SACs can bridge homogenous and heterogeneous reactions in solution as they provide selective reaction sites and are recyclable. Moreover, owing to the high site homogeneity of the isolated metal atoms, SACs are ideal models for establishing the structure-activity relationships. The present review provides an overview of recent works on the synthesis, characterization, and photocatalytic applications of SACs (Pt₁, Pd₁, Ir₁, Rh₁, Cu₁, Ru₁) supported on TiO₂. The preparation of single atoms on TiO₂ includes the creation of surface defective sites, surface modification, stabilization by high-temperature shockwave treatment, and metal-ligand self-assembly. Conventional characterization methods are categorized as microscopic imaging and spectroscopic methods, such as aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM), scanning tunneling microscopy (STM), extended X-ray absorption fine structure analysis (EXAFS), and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS). We attempted to address the critical factors that lead to the stabilization of single-metal atoms on TiO₂, and elucidate the mechanism underlying the photocatalytic hydrogen evolution and CO₂ reduction. Although many fascinating applications of TiO₂-supported SACs in photocatalysis could only be addressed superficially and in a referencing manner, we hope to provide interested readers with guidelines based on the wide literature, and more specifically, to provide a comprehensive overview of TiO₂-supported SACs.

Key words: Titanium dioxide, Single atom catalyst, Stabilization, Characterization, Photocatalytic H₂ evolution

周雪梅. 二氧化钛负载单原子催化剂用于光催化反应的研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6), 2008064. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008064

Xuemei Zhou. TiO₂-Supported Single-Atom Catalysts for Photocatalytic Reactions[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37(6), 2008064. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008064

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB202008064

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2021/V37/I6/2008064

图/表 11

Fig 1

Table 1

Fig 2

Fig 3

Fig 4

Fig 5

Fig 6

Fig 7

Fig 8

Fig 9

Fig 10

参考文献 137

1	Zhou, X.; Schmuki, P. One-Dimensional TiO₂ Nanotube-Based Photocatalysts: Enhanced Performance by Site-Selective Decoration. In Surface Science of Photocatalysis, Yu, J., Jaroniec, M., Jiang, C., Eds.; Elsevier, Academic Press: London, UK, 2020. doi:10.1016/B978-0-08-102890-2.00007-5
2	Schlichthrl G. ; Park N. G. ; Frank A. J. J.Phys. Chem. C 1999, 103, 782. doi: 10.1021/jp9831177
3	Huang S. Y. ; Schlichthörl G. ; Nozik A. J. ; Grätzel M. ; Frank A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2576. doi: 10.1021/jp962377q
4	Fujishima A. ; Honda K Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0
5	Lu Y. ; Ou X. ; Wang W. ; Fan J. ; Lv K. Chin. J. Catal 2020, 41, 209. doi: 10.1016/S1872-2067(19)63470-4
6	Fujishima A. ; Zhang X. ; Tryk D. A Surf. Sci. Rep 2008, 63, 515. doi: 10.1016/j.surfrep.2008.10.001
7	Song Y. -Y. ; Schmidt-Stein F. ; Bauer S. ; Schmuki P. J. Am. Chem. Soc 2009, 131, 4230. doi: 10.1021/ja810130h
8	Wang R. ; Shi M. ; Xu F. ; Qiu Y. ; Zhang P. ; Shen K. ; Zhao Q. ; Yu J. ; Zhang Y Nat. Commun 2020, 11, 4465. doi: 10.1038/s41467-020-18267-1
9	Myung S. -T. ; Kikuchi M. ; Yoon C. S. ; Yashiro H. ; Kim S. -J. ; Sun Y. -K. ; Scrosati B Energy Environ. Sci 2013, 6, 2609. doi: 10.1039/c3ee41960f
10	Chen X. ; Low Y. ; Samia A. C. S. ; Burda C. ; Gole J. L Adv. Funct. Mater 2005, 15, 41. doi: 10.1002/adfm.200400184
11	Kowalski D. ; Kim D. ; Schmuki P Nano Today 2013, 8, 235. doi: 10.1016/j.nantod.2013.04.010
12	Ghicov A. ; Schmuki P Chem. Commun 2009, 2791 doi: 10.1039/b822726h
13	Tauster S. J. ; Fung S. C. ; Garten R. L. J. Am. Chem. Soc 1978, 100, 170. doi: 10.1021/ja00469a029
14	Fujishima A. ; Rao T. N. ; Tryk D. A. J. Photochem. Photobiol. C 2000, 1, 1. doi: 10.1016/S1389-5567(00)00002-2
15	Ge M. ; Cao C. ; Huang J. ; Li S. ; Chen Z. ; Zhang K. -Q. ; Al-Deyab S. S. ; Lai Y. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 6772. doi: 10.1039/C5TA09323F
16	Anitha V. C. ; Banerjee A. N. ; Joo S. W. J. Mater. Sci 2015, 50, 7495. doi: 10.1007/s10853-015-9303-7
17	Gong C. ; Xiang S. ; Zhang Z. ; Sun L. ; Ye C. ; Lin C Acta Phys-Chim. Sin 2019, 35, 616.
	弓程; 向思弯; 张泽阳; 孙岚; 叶陈清; 林昌健; 物理化学学报, 2019, 35, 616. doi: 10.3866/PKU.WHXB201805082
18	He F. ; Meng A. ; Cheng B. ; Ho W. ; Yu J. Chin. J. Catal 2020, 41, 9. doi: 10.1016/S1872-2067(19)63382-6
19	Li X. ; Yu J. ; Low J. ; Fang Y. ; Xiao J. ; Chen X. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 2485. doi: 10.1039/C4TA04461D
20	Zhou P. ; Yu J. ; Jaroniec M Adv. Mater 2014, 26, 4920. doi: 10.1002/adma.201400288
21	Sekizawa K. ; Maeda K. ; Domen K. ; Koike K. ; Ishitani O. J. Am. Chem. Soc 2013, 135, 4596. doi: 10.1021/ja311541a
22	Sasaki Y. ; Iwase A. ; Kato H. ; Kudo A. J. Catal 2008, 259, 133. doi: 10.1016/j.jcat.2008.07.017
23	Meng A. ; Zhang L. ; Cheng B. ; Yu J Adv. Mater 2019, 31, 1807660. doi: 10.1002/adma.201807660
24	Low J. ; Dai B. ; Tong T. ; Jiang C. ; Yu J Adv. Mater 2019, 31, 1802981. doi: 10.1002/adma.201802981
25	Xu Q. ; Zhang L. ; Cheng B. ; Fan J. ; Yu J. Chem 2020, 6, 1543. doi: 10.1016/j.chempr.2020.06.010
26	Sun S. ; Zhang X. ; Liu X. ; Pan L. ; Zhang X. ; Zou J Acta Phys. -Chim. Sin 2020, 36, 1905007.
	孙尚聪; 张旭雅; 刘显龙; 潘伦; 张香文; 邹吉军; 物理化学学报, 2020, 36, 1905007. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905007
27	Schneider J. ; Matsuoka M. ; Takeuchi M. ; Zhang J. ; Horiuchi Y. ; Anpo M. ; Bahnemann D. W Chem. Rev 2014, 114, 9919. doi: 10.1021/cr5001892
28	Zhou X. ; Liu G. ; Yu J. ; Fan W. J. Mater. Chem 2012, 22, 21337. doi: 10.1039/c2jm31902k
29	Ding K. ; Gulec A. ; Johnson A. M. ; Schweitzer N. M. ; Stucky G. D. ; Marks L. D. ; Stair P. C Science 2015, 350, 189. doi: 10.1126/science.aac6368
30	Bumajdad A. ; Madkour M Phys. Chem. Chem. Phys 2014, 16, 7146. doi: 10.1039/c3cp54411g
31	Murdoch M. ; Waterhouse G. I. N. ; Nadeem M. A. ; Metson J. B. ; Keane M. A. ; Howe R. F. ; Llorca J. ; Idriss H Nat. Mater 2011, 3, 489. doi: 10.1038/nchem.1048
32	Qiao B. ; Wang A. ; Yang X. ; Allard L. F. ; Jiang Z. ; Cui Y. ; Liu J. ; Li J. ; Zhang T Nat. Chem 2011, 3, 634. doi: 10.1038/NCHEM.1095
33	Samantaray M. K. ; D'Elia V. ; Pump E. ; Falivene L. ; Harb M. ; Ould Chikh S. ; Cavallo L. ; Basset J-M. Chem. Rev 2020, 120, 734. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00238
34	Cheng N. ; Stambula S. ; Wang D. ; Banis M. N. ; Liu J. ; Riese A. ; Xiao B. ; Li R. ; Sham T. -K. ; Liu L. -M. ; et al Nat. Commun 2016, 7, 13638. doi: 10.1038/ncomms13638
35	Chen Y. ; Ji S. ; Chen C. ; Peng Q. ; Wang D. ; Li Y Joule 2018, 2, 1242. doi: 10.1016/j.joule.2018.06.019
36	Liu L. ; Corma A Chem. Rev 2018, 118, 4981. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00776
37	Wang A. ; Li J. ; Zhang T Nat. Rev. Chem 2018, 2, 65. doi: 10.1038/s41570-018-0010-1
38	Gates B. C. ; Flytzani-Stephanopoulos M. ; Dixon D. A. ; Katz A Catal. Sci. Technol 2017, 7, 4259. doi: 10.1039/C7CY00881C
39	An B. ; Zeng L. ; Jia M. ; Li Z. ; Lin Z. ; Song Y. ; Zhou Y. ; Cheng J. ; Wang C. ; Lin W. J. Am. Chem. Soc 2017, 139, 17747. doi: 10.1021/jacs.7b10922
40	Rimoldi M. ; Nakamura A. ; Vermeulen N. A. ; Henkelis J. J. ; Blackburn A. K. ; Hupp J. T. ; Stoddart J. F. ; Farha O. K Chem. Sci 2016, 7, 4980. doi: 10.1039/c6sc01376g
41	Abdel-Mageed A. M. ; Rungtaweevoranit B. ; Parlinska-Wojtan M. ; Pei X. ; Yaghi O. M. ; Behm R. J. J. Am. Chem. Soc 2019, 141, 5201. doi: 10.1021/jacs.8b11386
42	Zhao W. ; Li G. ; Tang Z Nano Today 2019, 27, 178. doi: 10.1016/j.nantod.2019.05.007
43	Marcinkowski M. D. ; Darby M. T. ; Liu J. ; Wimble J. M. ; Lucci F. R. ; Lee S. ; Michaelides A. ; Flytzani-Stephanopoulos M. ; Stamatakis M. ; Sykes E. C. H Nat. Chem 2018, 10, 325. doi: 10.1038/nchem.2915
44	Lucci F. R. ; Liu J. ; Marcinkowski M. D. ; Yang M. ; Allard L. F. ; Flytzani-Stephanopoulos M. ; Sykes E. C. H Nat. Commun 2015, 6, 8550. doi: 10.1038/ncomms9550
45	Darby M. T. ; Stamatakis M. ; Michaelides A. ; Sykes E. C. H. J. Phys. Chem. Lett 2018, 9, 5636. doi: 10.1021/acs.jpclett.8b01888
46	Kistler J. D. ; Chotigkrai N. ; Xu P. ; Enderle B. ; Praserthdam P. ; Chen C. -Y. ; Browning N. D. ; Gates B. C Angew. Chem. Int. Ed 2014, 53, 8904. doi: 10.1002/anie.201403353
47	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. doi: 10.1126/science.1260526
48	Xu H. ; Xu C. -Q. ; Cheng D. ; Li J Catal. Sci. Technol 2017, 7, 5860. doi: 10.1039/C7CY00464H
49	Han C. W. ; Iddir H. ; Uzun A. ; Curtiss L. A. ; Browning N. D. ; Gates B. C. ; Ortalan V. J. Phys. Chem. Lett 2015, 6, 4675. doi: 10.1021/acs.jpclett.5b01884
50	Chen L. ; Sterbinsky G. E. ; Tait S. L. J. Catal 2018, 365, 303. doi: 10.1016/j.jcat.2018.07.004
51	Guo T. ; Tang N. ; Lin F. ; Shang Q. ; Chen S. ; Qi H. ; Pan X. ; Wu C. ; Xu G. ; Zhang J. ; et al ChemSusChem 2020, 13, 3115. doi: 10.1002/cssc.202000536
52	Gates B. C Trends in Chem 2019, 1, 99. doi: 10.1016/j.trechm.2019.01.004
53	Sykes E. C. H Nat. Mater 2019, 18, 663. doi: 10.1038/s41563-019-0400-x
54	DeRita L. ; Resasco J. ; Dai S. ; Boubnov A. ; Thang H. V. ; Hoffman A. S. ; Ro I. ; Graham G. W. ; Bare S. R. ; Pacchioni G. ; et al Nat. Mater 2019, 18, 746. doi: 10.1038/s41563-019-0349-9
55	Chen Y. ; Ji S. ; Sun W. ; Chen W. ; Dong J. ; Wen J. ; Zhang J. ; Li Z. ; Zheng L. ; Chen C. ; et al J. Am. Chem. Soc 2018, 140, 7407. doi: 10.1021/jacs.8b03121
56	Tang Y. ; Asokan C. ; Xu M. ; Graham G. W. ; Pan X. ; Christopher P. ; Li J. ; Sautet P Nat. Commun 2019, 10, 4488. doi: 10.1038/s41467-019-12461-6
57	Tian S. ; Gong W. ; Chen W. ; Lin N. ; Zhu Y. ; Feng Q. ; Xu Q. ; Fu Q. ; Chen C. ; Luo J. ; et al ACS Catal 2019, 9, 5223. doi: 10.1021/acscatal.9b00322
58	Wan J. ; Chen W. ; Jia C. ; Zheng L. ; Dong J. ; Zheng X. ; Wang Y. ; Yan W. ; Chen C. ; Peng Q. ; et al Adv. Mater 2018, 30, 1705369. doi: 10.1002/adma.201705369
59	Szanyi, J.; Nelson, N. C.; Chen, L.; Motta, D.; Kovarik, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, in press. doi:10.1002/anie.202007576
60	Yang B. ; Lin X. ; Gao H. -J. ; Nilius N. ; Freund H. -J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8997. doi: 10.1021/jp100757y
61	Boucher M. B. ; Zugic B. ; Cladaras G. ; Kammert J. ; Marcinkowski M. D. ; Lawton T. J. ; Sykes E. C. H. ; Flytzani-Stephanopoulos M Phys. Chem. Chem. Phys 2013, 15, 12187. doi: 10.1039/C3CP51538A
62	Marcinkowski M. D. ; Liu J. ; Murphy C. J. ; Liriano M. L. ; Wasio N. A. ; Lucci F. R. ; Flytzani-Stephanopoulos M. ; Sykes E. C. H ACS Catal 2016, 7, 413. doi: 10.1021/acscatal.6b02772
63	Henderson M. A. ; Lyubinetsky I Chem. Rev 2013, 113, 4428. doi: 10.1021/cr300315m
64	Hoffman, A. S.; Sokaras, D.; Zhang, S.; Debefve, L. M.; Fang, C.-Y.; Gallo, A.; Kroll, T.; Dixon, D. A.; Bare, S. R.; Gates, B. C. Chem.: Eur. J. 2017, 23, 14760. doi:10.1002/chem.201701459
65	Thang H. V. ; Pacchioni G. ; DeRita L. ; Christopher P. J. Catal 2018, 367, 104. doi: 10.1016/j.jcat.2018.08.025
66	Matsubu J. C. ; Yang V. N. ; Christopher P. J. Am. Chem. Soc 2015, 137, 3076. doi: 10.1021/ja5128133
67	DeRita L. ; Dai S. ; Lopez-Zepeda K. ; Pham N. ; Graham G. W. ; Pan X. ; Christopher P. J J. Am. Chem. Soc 2017, 139, 14150. doi: 10.1021/jacs.7b07093
68	Hadjiivanov K. I. J. Chem. Soc. Faraday Trans 1998, 94, 1901. doi: 10.1039/A801892H
69	Kalhara Gunasooriya G. T. K. ; Saeys M ACS Catal 2018, 8, 3770. doi: 10.1021/acscatal.8b00214
70	Jones J. ; Xiong H. ; DeLaRiva A. T. ; Peterson E. J. ; Pham H. ; Challa S. R. ; Qi G. ; Oh S. ; Wiebenga M. H. ; Hernández X. I. P Science 2016, 353, 150. doi: 10.1126/science.aaf8800
71	Fujiwara K. ; Pratsinis S. E. Appl. Catal. B 2018, 226, 127. doi: 10.1016/j.apcatb.2017.12.042
72	Kwak J. H. ; Hu J. ; Mei D. ; Yi C. -W. ; Kim D. H. ; Peden C. H. F. ; Allard L. F. ; Szanyi J Science 2009, 325, 1670. doi: 10.1126/science.1176745
73	Liu X. ; Zhu G. ; Wang X. ; Yuan X. ; Lin T. ; Huang F Adv. Energy Mater 2016, 6, 1600452. doi: 10.1002/aenm.201600452
74	Zhou X. ; Liu N. ; Schmuki P ACS Catal 2017, 7, 3210. doi: 10.1021/acscatal.6b03709
75	Hejazi S. ; Mohajernia S. ; Osuagwu B. ; Zoppellaro G. ; Andryskova P. ; Tomanec O. ; Kment S. ; Zbořil R. ; Schmuki P Adv. Mater 2020, 32, 1908505. doi: 10.1002/adma.201908505
76	Lee B. -H. ; Park S. ; Kim M. ; Sinha A. K. ; Lee S. C. ; Jung E. ; Chang W. J. ; Lee K. -S. ; Kim J. H. ; Cho S. -P. ; et al Nat. Mater 2019, 18, 620. doi: 10.1038/s41563-019-0344-1
77	Luo Z. ; Wang Z. ; Li J. ; Yang K. ; Zhou G Phys. Chem. Chem. Phys 2020, 22, 11392. doi: 10.1039/D0CP00929F
78	Jiao L. ; Regalbuto J. R. J. Catal 2008, 260, 329. doi: 10.1016/j.jcat.2008.09.022
79	Oudenhuijzen M. K. ; Kooyman P. J. ; Tappel B. ; van Bokhoven J. A. ; Koningsberger D. C. J. Catal 2002, 205, 135. doi: 10.1006/jcat.2001.3433
80	Wei T. ; Zhu Y. ; Wu Y. ; An X. ; Liu L. -M. Langmuir 2019, 35, 391. doi: 10.1021/acs.langmuir.8b03488
81	Chen Y. ; Ji S. ; Sun W. ; Lei Y. ; Wang Q. ; Li A. ; Chen W. ; Zhou G. ; Zhang Z. ; Wang Y. ; et al Angew. Chem. Int. Ed 2020, 59, 1295. doi: 10.1002/anie.201912439
82	Lang R. ; Xi W. ; Liu J. -C. ; Cui Y. -T. ; Li T. ; Lee A. F. ; Chen F. ; Chen Y. ; Li L. ; Li L. ; et al Nat. Commun 2019, 10, 234. doi: 10.1038/s41467-018-08136-3
83	Carrillo C. ; Johns T. R. ; Xiong H. ; DeLaRiva A. ; Challa S. R. ; Goeke R. S. ; Artyushkova K. ; Li W. ; Kim C. H. ; Datye A. K. J. Phys. Chem. Lett 2014, 5, 2089. doi: 10.1021/jz5009483
84	Kunwar D. ; Zhou S. ; DeLaRiva A. ; Peterson E. J. ; Xiong H. ; Pereira-Hernández X. I. ; Purdy S. C. ; ter Veen R. ; Brongersma H. H. ; Miller J. T. ; et al ACS Catal 2019, 9, 3978. doi: 10.1021/acscatal.8b04885
85	Pereira-Hernández X. I. ; DeLaRiva A. ; Muravev V. ; Kunwar D. ; Xiong H. ; Sudduth B. ; Engelhard M. ; Kovarik L. ; Hensen E. J. M. ; Wang Y. ; et al Nat. Commun 2019, 10, 1358. doi: 10.1038/s41467-019-09308-5
86	Nie L. ; Mei D. ; Xiong H. ; Peng B. ; Ren Z. ; Hernandez X. I. P. ; DeLaRiva A. ; Wang M. ; Engelhard M. H. ; Kovarik L. ; et al Science 2017, 358, 1419. doi: 10.1126/science.aao2109
87	Yao Y. ; Huang Z. ; Xie P. ; Wu L. ; Ma L. ; Li T. ; Pang Z. ; Jiao M. ; Liang Z. ; Gao J. ; et al Nat. Nanotechnol 2019, 14, 851. doi: 10.1038/s41565-019-0518-7
88	Datye A. K Nat. Nanotechnol 2019, 14, 817. doi: 10.1038/s41565-019-0513-z
89	Shao X. ; Yang X. ; Xu J. ; Liu S. ; Miao S. ; Liu X. ; Su X. ; Duan H. ; Huang Y. ; Zhang T Chem 2019, 5, 693. doi: 10.1016/j.chempr.2018.12.014
90	Ji P. ; Song Y. ; Drake T. ; Veroneau S. S. ; Lin Z. ; Pan X. ; Lin W. J. Am. Chem. Soc 2018, 140, 433. doi: 10.1021/jacs.7b11241
91	Yang D. ; Momeni M. R. ; Demir H. ; Pahls D. R. ; Rimoldi M. ; Wang T. C. ; Farha O. K. ; Hupp J. T. ; Cramer C. J. ; Gates B. C. ; et al Faraday Discuss 2017, 201, 195. doi: 10.1039/C7FD00031F
92	Ji P. ; Manna K. ; Lin Z. ; Urban A. ; Greene F. X. ; Lan G. ; Lin W. J. Am. Chem. Soc 2016, 138, 12234. doi: 10.1021/jacs.6b06759
93	Klet R. C. ; Tussupbayev S. ; Borycz J. ; Gallagher J. R. ; Stalzer M. M. ; Miller J. T. ; Gagliardi L. ; Hupp J. T. ; Marks T. J. ; Cramer C. J. J. Am. Chem. Soc 2015, 137, 15680. doi: 10.1021/jacs.5b11350
94	Cao S. ; Yang M. ; Elnabawy A. O. ; Trimpalis A. ; Li S. ; Wang C. ; Göltl F. ; Chen Z. ; Liu J. ; Shan J. ; et al Nat. Chem 2019, 11, 1098. doi: 10.1038/s41557-019-0345-3
95	Jeantelot G. ; Qureshi M. ; Harb M. ; Ould-Chikh S. ; Anjum D. H. ; Abou-Hamad E. ; Aguilar-Tapia A. ; Hazemann J.-L. ; Takanabe K. ; Basset J-M. Phys. Chem. Chem. Phys 2019, 21, 24429. doi: 10.1039/C9CP04470A
96	Skomski D. ; Tempas C. D. ; Smith K. A. ; Tait S. L. J. Am. Chem. Soc 2014, 136, 9862. doi: 10.1021/ja504850f
97	Skomski D. ; Tempas C. D. ; Bukowski G. S. ; Smith K. A. ; Tait S. L. J. Chem. Phys 2015, 142, 101913. doi: 10.1063/1.4906894
98	Le D. ; Rahman T. S Faraday Discuss 2017, 204, 83. doi: 10.1039/c7fd00097a
99	Zhou X. ; Chen L. ; Sterbinsky G. E. ; Mukherjee D. ; Unocic R. R. ; Tait S. L Catal. Sci. Technol 2020, 10, 3353. doi: 10.1039/C9CY02594D
100	Serna P. ; Gates B. C Acc. Chem. Res 2014, 47, 2612. doi: 10.1021/ar500170k
101	Piernavieja-Hermida M. ; Lu Z. ; White A. ; Low K.-B. ; Wu T. ; Elam J. W. ; Wu Z. ; Lei Y Nanoscale 2016, 8, 15348. doi: 10.1039/C6NR04403D
102	Cheng N. ; Sun X. Chin. J. Catal 2017, 38, 1508. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62903-6
103	Wei H. ; Huang K. ; Wang D. ; Zhang R. ; Ge B. ; Ma J. ; Wen B. ; Zhang S. ; Li Q. ; Lei M. ; et al Nat. Commun 2017, 8, 1490. doi: 10.1038/s41467-017-01521-4
104	Trofimovaite R. ; Parlett C. M. A. ; Kumar S. ; Frattini L. ; Isaacs M. A. ; Wilson K. ; Olivi L. ; Coulson B. ; Debgupta J. ; Douthwaite R. E. ; et al Appl. Catal. B 2018, 232, 501. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.03.078
105	Liu J ACS Catal 2017, 7, 34. doi: 10.1021/acscatal.6b01534
106	Li X. ; Huang Y. ; Liu B Chem 2019, 5, 2733. doi: 10.1016/j.chempr.2019.10.004
107	Yang X. -F. ; Wang A. ; Qiao B. ; Li J. ; Liu J. ; Zhang T Acc. Chem. Res 2013, 46, 1740. doi: 10.1021/ar300361m
108	Thomas J. M. ; Raja R. ; Lewis D. W Angew. Chem. Int. Ed 2005, 44, 6456. doi: 10.1002/anie.200462473
109	Wang B. ; Cai H. ; Shen S Small Methods 2019, 3, 1800447. doi: 10.1002/smtd.201800447
110	Gao C. ; Low J. ; Long R. ; Kong T. ; Zhu J. ; Xiong Y Chem. Rev 2020, doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00840
111	Wang Q. ; Zhang D. ; Chen Y. ; Fu W. -F. ; Lv X-J. ACS Sustain. Chem. Eng 2019, 7, 6430. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b06273
112	Parkinson G. S Catal. Lett 2019, 149, 1137. doi: 10.1007/s10562-019-02709-7
113	Pan J. ; Shen S. ; Zhou W. ; Tang J. ; Ding H. ; Wang J. ; Chen L. ; Au C. -T. ; Yin S. -F. Acta Phys. -Chim. Sin 2020, 36, 1905068.
	潘金波; 申升; 周威; 唐杰; 丁洪志; 王进博; 陈浪; 区泽堂; 尹双凤; 物理化学学报, 2020, 36, 1905068. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905068
114	Zhang W. ; Zhang H. ; Xu J. ; Zhuang H. ; Long J. Chin. J. Catal 2019, 40, 320. doi: 10.1039/C9SC00126C
115	Wang P. ; Xu S. ; Chen F. ; Yu H. Chin. J. Catal 2019, 40, 343. doi: 10.1016/S1872-2067(18)63157-2
116	Huang G. ; Liu X. ; Shi S. ; Li S. ; Xiao Z. ; Zhen W. ; Liu S. ; Wong P. K. Chin. J. Catal 2020, 41, 50. doi: 10.1016/S1872-2067(19)63424-8
117	Zhou X. ; Liu N. ; Schmidt J. ; Kahnt A. ; Osvet A. ; Romeis S. ; Zolnhofer E. M. ; Marthala V. R. R. ; Guldi D. M. ; Peukert W. ; et al Adv. Mater 2017, 29, 1604747. doi: 10.1002/adma.201604747
118	Xia Y. ; Yu J Chem 2020, 6, 1039. doi: 10.1016/j.chempr.2020.02.015
119	Chang X. ; Wang T. ; Gong J Energy & Environ. Sci 2016, 9, 2177. doi: 10.1039/C6EE00383D
120	Shtyka O. ; Ciesielski R. ; Kedziora A. ; Maniukiewicz W. ; Dubkov S. ; Gromov D. ; Maniecki T Top. Catal 2020, 63, 113. doi: 10.1007/s11244-020-01241-y
121	White J. L. ; Baruch M. F. ; Pander J. E. ; Hu Y. ; Fortmeyer I. C. ; Park J. E. ; Zhang T. ; Liao K. ; Gu J. ; Yan Y. ; et al Chem. Rev 2015, 115, 1288. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00370
122	Liu L. ; Li Y Aerosol Air Qual. Res 2014, 14, 453. doi: 10.4209/aaqr.2013.06.0186
123	Ma Y. ; Wang X. L. ; Jia Y. S. ; Chen X. B. ; Han H. X. ; Li C Chem. Rev 2014, 114, 9987. doi: 10.1021/cr500008u
124	Wu J. ; Huang Y. ; Ye W. ; Li Y Adv. Sci 2017, 4, 1700194. doi: 10.1002/advs.201700194
125	Xu F. ; Meng K. ; Cheng B. ; Wang S. ; Wu J. ; Yu J Nat.Commun 2020, 11, 4613. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b06172
126	Di J. ; Chen C. ; Yang S. -Z. ; Chen S. ; Duan M. ; Xiong J. ; Zhu C. ; Long R. ; Hao W. ; Chi Z. ; et al Nat. Commun 2019, 10, 2840. doi: 10.1038/s41467-019-10392-w
127	Ji S. ; Qu Y. ; Wang T. ; Chen Y. ; Wang G. ; Li X. ; Dong J. ; Chen Q. ; Zhang W. ; Zhang Z. ; et al Angew. Chem. Int. Ed 2020, 59, 10651. doi: 10.1002/anie.202003623
128	Su X. ; Yang X. -F. ; Huang Y. ; Liu B. ; Zhang T Acc. Chem. Res 2019, 52, 656. doi: 10.1021/acs.accounts.8b00478
129	Liu L. ; Zhao C. ; Li Y. J. Phys. Chem. C 7904, doi: 10.1021/jp300932b
130	Song H. ; Meng X. ; Wang Z. -J. ; Wang Z. ; Chen H. ; Weng Y. ; Ichihara F. ; Oshikiri M. ; Kako T. ; Ye J ACS Catal 2018, 8, 7556. doi: 10.1021/acscatal.8b01787
131	Li W. ; He D. ; Hu G. ; Li X. ; Banerjee G. ; Li J. ; Lee S. H. ; Dong Q. ; Gao T. ; Brudvig G. W. ; et al ACS Cent. Sci 2018, 4, 631. doi: 10.1021/acscentsci.8b00130
132	Kwon Y. ; Kim T. Y. ; Kwon G. ; Yi J. ; Lee H. J. Am. Chem. Soc 2017, 139, 17694. doi: 10.1021/jacs.7b11010
133	Shan J. ; Li M. ; Allard L. F. ; Lee S. ; Flytzani-Stephanopoulos M Nature 2017, 551, 605. doi: 10.1038/nature24640
134	Dong S. ; Li B. ; Cui X. ; Tan S. ; Wang B. J. Phys. Chem. Lett 2019, 10, 4683. doi: 10.1021/acs.jpclett.9b01527
135	Li X. ; Yang X. ; Zhang J. ; Huang Y. ; Liu B ACS Catal 2019, 9, 2521. doi: 10.1021/acscatal.8b04937
136	Yang D. ; Xu P. ; Guan E. ; Browning N. D. ; Gates B. C. J. Catal 2016, 338, 12. doi: 10.1016/j.jcat.2016.02.023
137	Wang H. ; Liu J.-X. ; Allard L. F. ; Lee S. ; Liu J. ; Li H. ; Wang J. ; Wang J. ; Oh S. H. ; Li W. Nat. Commun 2019, 10, 3808. doi: 10.1038/s41467-019-11856-9

Microscopic techniques	Experimental conditions	Spectroscopic techniques	Experimental conditions
STEM	Powders	DRIFTS	NO or CO a saprobe
	Cross-sectionofcrystal		molecule
	High contrast	HERFD-XANES	Synchrotron beam line
STM	Localized information		Sufficient fluorescence
	Flat surface; Conductive substrate; UHV	EXAFS	Synchrotron beam line Thin layer or suspension
	Flat surface; Conductive substrate; UHV	EXAFS	Sufficient fluorescence

[1]	冯乐乐, 白雪莹, 庞纪峰, 曹宏晨, 刘晓艳, 罗文豪, 杨小峰, 吴鹏飞, 郑明远. 单原子Pd促进的Cu催化剂用于乙醇脱氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100100 - .
[2]	魏勉, 程畅, 何博文, 程蓓, 戚克振, 别传彪. 无机-有机CdS/YBTPy S型光催化剂高效产氢及其机理[J]. 物理化学学报, 2025, 41(12): 100158 - .
[3]	刘瑞云, 王苹, 王雪飞, 陈峰, 余火根. 功函数工程调控Mo₂C MXene的Mo 4d电子结构以提升光催化产氢效率[J]. 物理化学学报, 2025, 41(11): 100137 - .
[4]	蒋金辉, 孙佳琦, 陈咏一, 张磊, 董鹏玉. W₁₈O₄₉/铝掺杂SrTiO₃ S型异质结在LSPR效应辅助下实现全光谱太阳光驱动的光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(11): 100145 - .
[5]	杨佳琦, 郝旭强, 景杰杰, 郝宇强, 靳治良. 3D/2D ReSe₂/ZnCdS S型光催化剂高效界面电荷分离增强光催化析氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(10): 100131 - .
[6]	于镜坤, 雍雪, 曹昂, 卢思宇. 双层单原子催化剂用于促进高活性和选择性电催化硝酸盐还原制氨[J]. 物理化学学报, 2024, 40(6): 2307015 - .
[7]	冯雪婷, 商孜昂, 秦荣, 韩云虎. 单原子催化剂在电催化CO₂还原中的应用进展[J]. 物理化学学报, 2024, 40(4): 2305005 - .
[8]	朱锐杰, 康磊磊, 李林, 潘晓丽, 王华, 苏杨, 李广亿, 程鸿魁, 李仁贵, 刘晓艳, 王爱琴. WO₃-TiO₂负载的Pt单原子催化剂光热协同催化丙烷和丙烯氧化[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303003 - .
[9]	罗耀武, 王定胜. 单原子催化剂电子结构调控实现高效多相催化[J]. 物理化学学报, 2023, 39(9): 2212020 -0 .
[10]	宋千伟, 何观朝, 费慧龙. 基于单原子催化剂的光热催化转化：原理和应用[J]. 物理化学学报, 2023, 39(9): 2212038 -0 .
[11]	王晶晶, 曹贵强, 段瑞贤, 李向阳, 李喜飞. 金属单原子催化剂增强硫正极动力学的研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(5): 2212005 -0 .
[12]	吕娜, 荆雪东, 许瑶, 鲁巍, 刘奎朝, 张振翼. 多组分纳米纤维体系中载流子动力学的有效级联调制及其高效光催化产氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(4): 2207045 -0 .
[13]	殷方鑫, 秦品权, 许景三, 曹少文. 亚甲基蓝嵌入的供体受体型g-C₃N₄纳米片光催化剂用于产H₂[J]. 物理化学学报, 2023, 39(11): 2212062 - .
[14]	刘珊池, 王凯, 杨梦雪, 靳治良. Mn_0.2Cd_0.8S@CoAl LDH S-型异质结构建及其光催化析氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2109023 - .
[15]	沈荣晨, 郝磊, 陈晴, 郑巧清, 张鹏, 李鑫. 高分散Co_0.2Ni_1.6Fe_0.2P助催化剂改性P掺杂g-C₃N₄纳米片高效光催化析氢的研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2110014 - .