碳載單原子催化劑在多相催化領域受到關注。然而，在碳載單原子催化劑合成過程中，大量單原子被嵌入到碳基底或微孔孔道中，引起傳質限制，致使催化性能降低。另外，碳載單原子催化劑通常是以納米/微米級的粉末態存在，在實際應用中需要添加膠黏劑，通過壓片、擠條等手段成型，這一過程會導致催化劑孔道堵塞、活性位點包埋、催化劑效率下降。
設計具有多級孔結構的成型碳載單原子催化劑，有望解決上述問題。中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員王光輝帶領的多孔催化材料研究組，開發了雙模板策略，制備了成型的氮摻雜介孔碳納米線負載的Pt單原子催化劑（Pt1/NMCW）。該催化劑具有豐富的介孔和大孔，利于活性位點暴露和反應傳質。相關研究成果發表在《納米研究》（Nano Research）上。
該策略以三嵌段共聚物（Pluronic F127）為軟模板，合成了一維介孔碳納米線負載的Pt單原子，可暴露更多的Pt活性位點；以KCl晶體作為硬模板，形成了利于傳質的大孔結構。由于結構優勢，Pt1/NMCW在液相加氫過程中表現出優異的催化性能，即優于未使用KCl模板合成的成型催化劑的活性，且與納米級粉末催化劑（納米碳球負載的Pt單原子）的活性相當。該研究為碳載單原子催化劑傳質效率的提高和活性位點的暴露提供了有效途徑，在多相催化領域具有潛在的應用價值。
研究工作得到國家自然科學基金等的支持。
雙模板法合成Pt1/NMCW催化劑的示意圖
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