这篇文档是由Yucong Huang, Jingjing Xiong, Zhigang Zou和Zhongxin Chen共同撰写，发表于《Advanced Materials》期刊2025年第37卷的综述文章，题为《Emerging Strategies for the Synthesis of Correlated Single Atom Catalysts》。作者团队来自香港中文大学（深圳）科学与工程学院。文章系统性地总结了相关单原子催化剂（Correlated SACs）的结构特性、合成挑战及前沿合成策略，并展望了高通量筛选、自动化生产和连续流合成等未来发展方向。

主题与背景
文章聚焦于催化科学领域新兴的”相关单原子催化剂”（Correlated SACs）——即相邻单原子间存在协同作用的催化剂体系。传统单原子催化剂（SACs）虽具有原子利用率高、选择性好的优势，但因”单一位点反应路径”的限制，在复杂反应中活性不足。而Correlated SACs通过缩短金属原子间距（ nm）引发电子耦合，可切换至”多位点反应路径”，从而促进双分子或复杂反应。这一特性使其在精细化学品合成中具有重大潜力。

核心观点与论据
1. Correlated SACs的结构独特性
- 金属间电子耦合：当相邻金属原子间距小于1 nm时，其外层电子会发生相互作用。例如，Fe-N4 SACs催化氧还原反应中，金属间距降至0.7 nm时质量活性达到峰值（图1c）。异核体系（如Fe-Ni）的极化相互作用更强，通过不对称位点调控反应物吸附强度。
- 桥连原子与载体的影响：桥连原子（N/O/S等）通过间接电子转移（如M-N-M）调节金属间相互作用。载体类型（如石墨烯、g-C3N4）决定金属负载上限，g-C3N4因丰富的氮配位位点可实现超高负载（如Cu负载量达18.3 wt%）。

1. 合成Correlated SACs的三大挑战

   • 金属负载的理论极限：表面自由能驱动的聚集倾向限制了金属负载量（碳载体通常<10 wt%）。载体锚定位点数量（如缺陷、边缘）是决定性因素，需通过缺陷工程突破限制。
     
   • 金属间距的不可控性：载体锚定位点的多分散性导致金属原子随机分布。传统方法需依赖超高负载（>10 wt%）实现有效间距，但大量金属原子因间距不当被浪费。
     
   • 多金属体系的不均匀性：不同金属与载体的结合能差异导致竞争性沉积。例如，强相互作用金属优先占据基底平面位点，弱相互作用金属仅能沉积在边缘，造成空间分离。
     

2. 现有合成策略

   • 动力学调控：如两步退火法（图5a-c），先低温锚定前驱体，再高温去除配体，可实现23 wt%镍负载而无聚集。
     
   • 纳米限域效应：将金属原子限制在分子级空间（如MOFs、CeOx纳米胶岛）防止烧结。Pt单原子在沸石中可动态可逆地转变为簇或纳米颗粒（图6a-c）。
     
   • 缺陷辅助锚定：通过载体缺陷工程（如TiO2氧空位）精准锚定单原子（图7e-f）。石墨烯量子点（GQDs）因胺基螯合作用可实现41 wt% Ir负载（图7a-b）。
     
   • 配体化学精准控制：使用预设计的多核前驱体（如双金属酞菁）固定金属间距（图8a-c）。罗布森型双核复合物可构建包含Fe-Cu、Cu-Co等异核双原子催化剂库。
     

3. 未来生产方法展望

   • 高通量筛选：结合人工智能与微流控反应器（图10a-b），可快速优化反应条件。
     
   • 自动化制备：如Lu团队开发的标准化协议（图10c-e），实现千克级Ni SACs（20.8 wt%）生产，批次差异%。
     
   • 连续流合成：微流控平台可实现96通道并行筛选（图10f-h），显著提升金纳米晶合成效率。
     

科学价值与应用意义
该综述首次系统阐释了Correlated SACs的”结构-性能”关系，提出”金属间距-电子耦合-协同催化”的理论框架，为设计高性能催化剂提供新思路。文中总结的合成策略（如限域合成、双前驱体沉积）解决了超高负载与均匀分散的矛盾，而自动化与连续流技术的引入有望推动实验室成果向工业化转化。

亮点与创新
1. 提出1 nm金属间距作为孤立SACs与Correlated SACs的临界值，并通过实验数据（如Fe SACs的活性峰值）验证。
2. 开发双金属酞菁前驱体策略，实现Fe-Co原子对间距精确控制（0.4 nm）。
3. 首次将高熵合金（HEA）概念引入单原子催化，通过激光种植技术制备含Pt/Ir/Cu/Ni/Co的五元单原子（图9b-c）。

这篇综述不仅为相关单原子催化剂的基础研究建立理论框架，其提出的合成方法学创新和规模化生产路线，对推动绿色化学和能源催化领域的实际应用具有重要指导意义。