综述：单原子催化剂氧化剂活化中活性物种的调控：机理、操纵与展望

《Chem》：Tuning the reactive species in oxidant activation by single-atom catalysts: Mechanisms, manipulations, and perspectives

　　

宏观视角

化学氧化剂的活化以产生高活性物种，是许多对可持续未来至关重要的技术的核心，从净化受污染水源到在温和条件下驱动选择性化学转化。然而，将这种强大的化学过程导向特定的反应路径——无论是为了产生用于非选择性降解的特定自由基，还是为了产生用于精确合成的非自由基物种——仍然是一个巨大的挑战。单原子催化通过提供一个以原子精度设计活性位点的平台，为解决这一挑战提供了前所未有的机会。本综述弥合了基础机理理解与实际催化剂设计之间的差距。通过解构孤立金属原子的局部环境如何决定所形成活性物种的性质，我们制定了创建具有定制反应性催化剂的路线图。这些知识不仅有望革命性地提高水处理技术的效率和选择性，还为可持续化学制造开辟了新途径，符合绿色化学原则并为循环经济做出贡献。最终，掌握调谐单原子催化剂（SACs）中活性物种的艺术，是充分利用高级氧化工艺（AOPs）在环境保护及其他领域潜力的关键一步。

摘要

对氧化剂活化系统中产生的活性物种——特别是羟基自由基（^?OH）、硫酸根自由基（SO₄^?–）、单线态氧（¹O₂）和高价金属氧（HVMO）物种——进行精确控制，对于推进环境修复和选择性氧化至关重要。单原子催化剂（SACs）已成为一个强大且可调的平台，可在原子尺度上控制该过程。本综述系统地阐述了孤立金属位点上活性物种生成的基本机理，重点关注氧化剂吸附、电子转移和中间体转化等关键过程。我们深入剖析了这些基本步骤如何决定目标自由基和非自由基活性物种的选择性生产，并全面讨论了最新的设计策略——包括配位工程、缺陷调控和双金属位点构建——从而实现对这些路径的理性调控。最后，我们提供了关于挑战和机遇的前瞻性观点，指导下一代 SACs 在可持续氧化过程中的应用开发。

图文摘要