Nanokatalyse biedt veel mogelijkheden voor chemische transformaties, variërend van chemische productie tot energieconversie en -opslag. Verreweg, voornamelijk vanwege het herstelaspect, heeft heterogene katalyse aanzienlijke onderzoeksaandacht gekregen, waarbij de toepassing ervan ongeveer 80% van alle katalytische processen dekt.

Om efficiënte nanokatalysatoren te ontwikkelen, is het van het grootste belang om inzicht te krijgen in de fundamentele eigenschappen, zoals de coördinatiestructuren van de actieve centra, element-doping-geïnduceerde elektronische effecten en substraat-adsorbaat-interacties. Vanwege de beperking van de momenteel beschikbare karakteriseringstechnologieën en de diversiteit van actieve plaatsen in heterogene nanokatalysatoren, bestaat de barrière die nanokatalyse belemmert echter al lang vanwege het ontbreken van een begrip op atomair niveau van de mechanismen die de katalytische processen beheersen. De nano-katalyse staat voor een grote uitdaging om te voldoen aan de behoeften van een duurzame samenleving.

In het afgelopen decennium is de moderne katalyse het gouden tijdperk ingegaan dankzij de ontwikkeling van katalysatoren met één atoom. Met de kenmerken van 100% dispersie en uniform actief centrum, bieden de katalysatoren met één atoom geavanceerde mogelijkheden voor het verkennen van de katalytische prestaties van metalen. Wat nog belangrijker is, de studies van de interatomaire interacties tussen het enkele metaalatoom en de omgeving zouden licht werpen op het katalytische proces over de multi-atoomplaatsen in nanokatalysatoren.

Onlangs werd een uitgebreid verslag over het ontwerp van moderne heterogene katalysatoren gepubliceerd in Chinese Journal of Catalysis door een team onder leiding van Prof. Chen Chen van de Tsinghua University, China. Dit verslag vatte hun uitgebreide onderzoek samen naar de factoren die van invloed zijn op nanokatalyse, samen met de synthetische strategieën die zijn ontwikkeld om innovatieve katalysatoren te bereiden, variërend van katalysatoren met één atoom tot nanokatalysatoren. De toepassing van de katalysatoren omvat elektrokatalyse, fotokatalyse en thermokatalyse.

De hoofdauteur, prof. Chen Chen, zegt dat hun "team zich lange tijd heeft toegewijd aan het onderzoeken van nanokatalyse en het exploiteren van nieuwe katalysatoren voor chemische synthese en energieconversie. We hopen dat onze studies enkele nuttige richtlijnen zullen bieden voor de onderzoekers om zichtbare doorbraken te bereiken in katalyse wetenschap." + Verder verkennen

Een moleculair platform voor heterogene OER-elektrokatalyse op basis van dubbel-atoomkatalysatoren