2022年7月，清华大学李亚栋院士团队王定胜教授在《碳能源（英文版）》上以“单原子催化助力“碳中和”为题发表综述文章。文章系统阐述了单原子催化剂在电、光及热等催化、能源转化领域的最新研究进展，为高效清洁能源获取提供切实可行途径。

        据统计，2019年全球碳排放量约为401亿吨，其中86%来自化石燃料的利用。排放的CO2大量累积造成了严重的“温室效应”。文章介绍实现双碳目标的重要途径可以分为两个方面：其一是将CO2高效转化为高附加值的碳氢燃料，其二是利用可持续绿色能源替代传统化石能源用于清洁电力和氢能的生产，进而利用电力和氢能替代化石燃料用于居民生活、交通和工业过程，从而实现二氧化碳大幅减排的目标。特别强调的是，具有近 100% 原子利用率的单原子催化剂（Single-atom Catalysts，SACs）可以提供一个优质的研究平台，并在催化和能源转换及利用方面取得了令人鼓舞的研究进展。然而，目前关于SACs 在实现“碳中和”目标研究领域的评论文章相对较少。因此，系统而深入地阐述单原子助力实现“碳中和”的综述研究是迫切和需要的。

        据了解，该文章重点介绍了运用独特结构的单原子催化剂通过光催化、电催化和热催化等技术将 CO2高效转化为高附加值的碳能源，如将 CO2 转化为碳氢化合物燃料（CO、CH4、HCOOH、CH3OH 和多碳链 [C2+] 产品）。

        此外，该团队在文章中也介绍了借助先进的能源转换技术和装置器件来制备绿色可持续新能源，进而替代污染严重的传统化石燃料，例如着重介绍了通过光催化和电催化水分解产生氢能和燃料电池中的高效氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）等技术。

        值得注意的是，文章还详细阐述了单原子催化剂（包括 d-、ds-、p-和 f-区域）用于CO2 转化、水分解产氢和燃料电池中 ORR 的代表性示例，并且相应的介绍单原子催化剂的合成方法、表征和相应的催化活性，讨论了其“构效关系”。最后，该文章对单原子材料未来在促进“碳中和”方面的应用前景和所面临的挑战提出了一些展望。

        《碳能源（英文版）》是由温州大学和Wiley联合创办的旗舰期刊，面向材料、化学、环境、物理及交叉学科，重点关注碳、碳减排、清洁能源等前沿领域，旨在及时报道国际上碳材料和能源领域的最新科研成果和动态。

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【责任编辑:满旭蕊 】