综述：金属单原子与纳米颗粒协同催化剂的结构、功能机制及应用

《Small》：The Synergetic Catalysts of Metal Single-Atoms Coupled with Nanoparticles: Structures, Function Mechanisms and Applications

本综述系统阐释了纳米颗粒（NPs）与单原子（SAs）协同催化剂的突破性进展，重点剖析其三类结构（离散型、异相修饰型、界面均相型）与三种功能机制（并联、串联、增强），并深入探讨其在电催化/热催化/光催化领域的应用前景，为设计高效耦合催化剂提供理论依据。

　　

Abstract

纳米颗粒（NPs）与单原子（SAs）的协同催化体系凭借两类活性位点的耦合作用，在反应物或中间体的吸附/活化过程中展现显著优势，近年来在催化领域引发广泛关注。该综述系统性归纳了SA与NP协同催化研究的最新进展。

协同结构与功能机制

协同结构主要分为三类：离散分布的SA与NP、修饰于NP表面的异相SAs，以及NP下方界面处的均相SA离子。功能机制则划分为并联（paralleling）、串联（tandem）与增强（reinforcing）三种模式。并联机制指SA与NP分别活化不同反应物；串联机制中反应物依次经两种位点处理；增强机制则通过电子效应提升整体活性。

催化应用领域

在电催化中，SA-NP体系广泛应用于氧还原反应（ORR）、二氧化碳还原反应（CO₂RR）及析氢反应（HER）。例如Pt NPs与Fe SAs耦合可显著提升ORR效率。热催化领域涉及甲烷转化、氨合成等过程，其中Ni NPs与Pt SAs的界面协同作用有效降低反应能垒。光催化方面，Au NPs与Cu SAs的组合大幅增强光吸收和载流子分离效率，助力水分解与污染物降解。

未来展望

作者指出需进一步探索SA-NP动态界面结构、反应过程中活性位点演化机制，以及多场（光/电/热）耦合催化体系的构建，为高性能催化剂设计提供新范式。