曹荣课题组：篱笆阻隔策略制备单原子催化剂研究获进展

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单原子金属催化剂具有极高的原子利用率、高活性和高反应选择性，近年来在催化等领域引起了人们广泛的关注。但在制备单原子催化剂，尤其是负载在碳材料上的单原子催化剂过程中，往往需要高温条件进行碳化，这容易导致金属聚集成大颗粒导致失败。因此单原子催化剂的制备仍然存在较大挑战。与此同时，迫于日益严重的全球能源短缺和环境污染的压力，开发绿色可再生的新能源，或者绿色高效的新能源转换技术是当务之急，如燃料电池、锌空电池等，而高效的电催化剂是上述新兴能量转换技术的核心。

　　在以金属-有机框架材料作为单原子催化剂前驱体时，其临近的金属离子易于通过孔道聚集成大颗粒。最近，中国科学院福建物质结构研究所、结构化学国家重点实验室曹荣和黄远标研究团队在科技部重点研发计划、基金委、中科院先导项目、前沿计划、青促会优秀会员项目、国家博士后项目支持下，采用新型“转移阻隔”策略成功地避免了聚集体的形成，制备了高分散的单原子Fe催化剂。通过在卟啉Fe基金属-有机框架材料PCN-224(Fe)的孔道内部引入聚苯胺（PANI），在高温碳化过程中引入的PANI衍生的富N的碳材料作为篱笆阻隔材料，阻止了Fe物种聚集为Fe基纳米颗粒。同时，PANI中丰富的N物种可作为“金属捕获剂”捕获在高温过程中逃逸的Fe，增加并稳定Fe-Nx活性位点，提高金属的负载量。制备所得的Fe单原子催化剂在酸、碱介质中均表现出优异的电催化氧还原活性。该工作中报道的“转移阻隔策略”对合成高效的单原子非贵金属催化剂提供了新的思路。上述工作发表在美国《科学》合作期刊计划（SPJ）的首本期刊Research (Research, 2019, 12, Article ID 1768595)上。论文的第一作者是博士后孟东利。

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福建物构所篱笆阻隔策略制备单原子催化剂研究获进展

曹荣，男，1966年8月生于福建长汀。现为中国科学院福建物质结构研究所所长、研究员、博士生导师、学术委员会副主任、学位评定委员会副主任；结构化学国家重点实验室学术委员会委员；《中国化学》、《无机化学学报》、《结构化学》编委，1986年毕业于中国科学技术大学近代化学系，1989年获中国科学院福建物质结构研究所硕士学位，1993年获中国科学院福建物质结构研究所博士学位后分配在物构所工作，1994年7月晋升为副研究员，1998年2月晋升为研究员、11月获博士生导师资格，曾在香港理工大学应用生物及化学科技系做博士后、日本名古屋大学物质科学国际研究中心做日本学术振兴会（JSPS）特别研究员。2002入选中国科学院福建物质结构研究所“百人计划”，2003年获国家杰出青年基金，2004年获政府特殊津贴，2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。曾获中国青年科技奖（2006年）、中国化学会青年化学奖（1998年）、福建省青年科技奖（1998年）、运盛（福建）青年科技奖（2003年），作为主要完成者获国家自然科学奖二等奖一次（2002年，排名第三），中国科学院自然科学奖一等奖一次（2001年，排名第三）、二等奖一次（2000年，排名第二），发表SCI论文170多篇，论文被他人引用超过1600次。主要研究领域为无机-有机杂化材料及超分子化学、纳米分子材料、有机-无机复合膜及介孔材料等。承担了国家973计划、国家杰出青年基金、中科院“百人计划”、国家自然科学基金重大项目、重点项目、面上项目、青年项目、省自然科学基金重点项目、中国科学院重要方向性项目等多项研究课题。

黄远标，博士，中国科学院福建物质结构研究所研究员。2009年博士毕业于复旦大学。同年加入中科院福建物构所，任助理研究员；2011年12月被评为副研究员，2014年-2015年在日本产业技术综合研究所开展JSPS 研究，2017年被评为研究员。现为中科院福建物构所硕士生导师，中科院“青年创新促进会”入选者，中科院海西研究院“春苗”人才获得者。主持三项国家自然科学基金，重点参与一项973计划。目前主要从事多孔催化材料的研究，在国际专业期刊J. Am, Chem. Soc; Chem. Sci.; Chem. Soc. Rev.; J. Catal.、 JMCA、等发表50余篇SCI论文（其中第一或通讯作者论文22篇），被引用1100余次，H因子为21。