單原子催化劑(SACs)是指將孤立的金屬原子支撐在金屬、金屬氧化物、二維材料和分子篩等載體表面作為活性位點,進而實現以單原子作為催化活性中心進行催化的反應。單原子催化劑主要分為單原子合金類催化劑、負載型單原子催化劑。單原子催化劑行業發展呈現以下特征:
研究熱,應用冷。單原子催化概念自2011年被提出,因其獨特的催化優勢而被研究領域廣泛關注,相關研究持續深入,尤其是2014年之后,合成、表征、應用等方面的研究成果持續增長,相關論文數量大幅上升,單原子催化劑研究熱度不斷增加。但就實際應用看,工業界直到2020年前后才首次使用單原子催化劑,工業化應用范圍及應用規模極為有限,應用潛力有待釋放。
生產企業少,生產規模小。由于單原子催化劑發展時間較短,市場認知度及接受度不高,導致下游應用規模較小,多數客戶為科研單位,應用量較大的工業企業少,市場容量有限,市場需求的有限性導致直接研發和制造單原子催化劑的企業的較少,生產企業如聯科華技術有限公司等主要面向科研院所及高校等科研單位進行克級生產及銷售,生產規模極小。
新思界產業研究中心發布的
《2025年全球及中國單原子催化劑產業深度研究報告》顯示,我國單原子催化劑行業還處于導入期,單原子催化的一些基礎理論問題尚未完全解決,如催化劑活性位及其穩定機制不清晰,反應過程中單原子的配位環境和分散狀態研究需加強等。單原子催化劑行業技術門檻較高,雖然有較多企業與科研院所機構已經布局單原子催化劑行業,但大部分企業與機構仍處于研究階段,具備生產能力的企業數量少,且行業內暫無噸及其以上級別的單原子催化劑生產裝置,導致行業內產能較小。
新思界
產業研究人員認為,隨著能源與環境問題的日益加劇,發展綠色能源存儲與轉化技術迫在眉睫。其中,與能源相關的電催化反應是近年來的研究熱點。單原子催化劑由于其獨特的物理、化學性質,在眾多電催化反應都展現出很好的應用前景。相比于傳統的非均相催化劑,單原子催化劑在理論上具有100%的原子利用率,這對于降低催化劑的成本具有非常重要的意義。另外,單原子催化劑的不飽和配位環境、與載體之間的強相互作用等特性,導致單原子中心電子結構的改變,這在很大程度上優化了電催化性能。
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