《分子催化》（*Molecular Catalysis*）系列丛书第1卷《Recent Advances in Nanoparticle Catalysis》由Piet W. N. M. van Leeuwen（法国图卢兹国立应用科学学院）和Carmen Claver（西班牙罗维拉-维尔吉利大学）联合主编，2020年由Springer Nature出版。本书聚焦纳米颗粒催化（nanoparticle catalysis）领域的最新进展，涵盖材料合成、表征、反应机制及工业应用，旨在为学术界和工业界研究者提供跨学科参考。
核心主题与背景
纳米颗粒催化在过去二十年呈现爆发式增长。据文献计量数据，相关研究从三十年前的零记录发展到如今每周近200篇论文发表，累计总量近9万篇。这一领域的快速发展源于纳米颗粒（MNPs）在催化活性、选择性和稳定性方面的独特优势。与传统均相催化（homogeneous catalysis）和多相催化（heterogeneous catalysis）相比，纳米颗粒催化通过调控原子级结构（如亚纳米团簇、单原子层）和界面效应，实现了反应效率的突破。本书特别强调分子层面的机理研究，包括催化材料合成、光谱表征、理论计算与反应工程的交叉融合。
主要内容与章节亮点
新型催化材料的设计与合成
- 亚纳米金属团簇（sub-nanometer clusters）：第1章探讨无配体保护的金属团簇在催化中的高活性，例如金、银团簇在氧化反应中的选择性调控。
- 原子级精确团簇（atomically precise clusters）：第2章介绍电催化中团簇尺寸与电子结构的关联，如Au₂₅(SR)₁₈团簇在氧还原反应（ORR）中的构效关系。
- 原子层沉积技术（Atomic Layer Deposition, ALD）：第3章详述ALD制备单原子催化剂的方法，及其在CO₂加氢中的高分散性优势。
载体与反应环境创新
- 离子液体（ionic liquids）中的催化：第4章分析离子液体作为稳定剂和溶剂的双重作用，例如钯纳米颗粒在[BMIM][PF₆]中高效催化C-C偶联反应。
- 氮掺杂碳载体（N-doped carbon）：第6章展示Fe/Co纳米颗粒在氮碳载体上的高耐久性，用于硝基化合物选择性加氢。
- 金属-有机框架（MOFs）封装纳米颗粒：第7章讨论MOFs限域效应如何抑制颗粒烧结，提升加氢反应的循环稳定性。
反应选择性与工业应用
- 炔烃半加氢（alkyne semi-hydrogenation）：第10章总结Lindlar催化剂改性策略，通过配体调控（如聚乙烯吡咯烷酮）抑制过度加氢。
- 醛酮选择性加氢（aldehyde/ketone hydrogenation）：第11章对比Ru、Pt纳米颗粒在生物质衍生底物中的活性差异，强调载体酸碱性对C=O键选择性的影响。
- 氢同位素交换（hydrogen isotope exchange）：第9章介绍Rh纳米颗粒在氘代药物合成中的高效性，涉及C-H键活化机制。
科学价值与创新点
- 跨学科方法论：本书整合了合成化学（如第5章共价组装金属纳米颗粒）、表面科学（如第12章配体效应）和反应工程（如第8章多元醇中地球丰产金属催化），为复杂催化体系提供系统研究框架。
- 工业转化潜力：例如第3章ALD技术可实现催化剂规模化制备，第4章离子液体体系简化了纳米颗粒回收流程，均指向绿色化学与可持续工艺。
- 理论突破：通过精确控制团簇尺寸（如第2章）和界面电子转移（如第6章），本书揭示了活性位点“数量-质量”平衡的新规律。
未来方向与挑战
主编在序言中指出，当前纳米颗粒催化面临两大挑战：
1. 数据标准化：海量研究缺乏统一表征和报告格式，阻碍机器学习辅助设计。
2. 机理普适性：尽管材料多样性丰富，但反应类型仍集中于加氢、氧化等经典路径，需拓展至C-H活化、不对称合成等新领域。
本书通过12章专题，既为初学者提供入门指南（如合成基础与表征技术），也为资深研究者呈现前沿进展（如单原子催化与动态原位表征），是纳米催化领域不可多得的综合性著作。