“单原子催化”概念由张涛团队、清华大学李隽教授及美国亚利桑那州立大学刘景月教授于2011年共同提出，迅速成为多相催化领域的研究前沿，并有望成为关联多相与均相催化的桥梁。然而，催化剂载体表面的不均匀性对单原子催化剂的形成、稳定性能、催化性能都有极大的限制。为此，黄延强团队提出借鉴均相催化模型，从分子水平构建载体负载单原子活性中心，从而不仅可获得稳定的单原子活性中心，而且可以实现单原子催化剂的“准均相”应用。
CO2催化加氢合成甲酸是一个原子经济性的反应，生成的甲酸不仅是重要化工原料，还可作为一种理想的液态储氢材料。在前期探索CO2催化活化转化的研究认识基础上（Nat. Commun., ACS Catal., ChemSusChem），该团队利用酰胺化反应简捷、高效地制备出含有吡啶-酰胺基团的多孔有机聚合物，并将其作为载体负载单原子铱催化剂以实现活性中心的稳定性，该催化剂在二氧化碳加氢制甲酸反应中表现出优异的催化活性，解决了多相催化在该反应中一直面临的活性不高的难点。同时，科研人员通过球差电镜、XPS、XAS等表征实验，结合理论计算催化活性中心结构及光谱模拟，对Ir单原子催化剂的结构进行了精确解析，确认该单原子催化剂具有类均相活性中心，且具有与均相催化过程相同的催化反应机理。该研究为二氧化碳的高值化利用、设计新型单原子催化剂及应用提供了新思路。
以上研究得到了国家科技部重点研发计划、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金项目、中国科学院青年创新促进会项目等资助。同时，这也是献礼我所七十周年所庆文章之一。（文/图 邵先钊、杨小峰）
