华算科技单原子催化剂团簇催化剂催化等方面的差异，并探讨了二者之间的动态转化及协同催化机制。

什么是单原子、团簇？

1-100 nm为满足工业应用对性能的严格要求，近年来研究重点已转向纳米尺度乃至原子尺度的材料体系，由此发展出原子级精确催化剂，主要包括（Single-Atom Catalysts，）和（Cluster Catalysts，）。

金属中心以离散形式分布于载体上，实现了100%的原子分散度图1DOI团簇催化剂通常由几个至数十个原子组成（约nm，既具备类似单原子的离散电子能级，又保留了金属–金属键所带来的集合体特性。

低配位数高比表面积团簇需负载于异质载体上以维持稳定，由此形成的强界面约束和团簇内部协同作用进一步增强了催化能力单原子催化剂也存在局限，尽管通过精确调控配位结构可优化电子结构并促进反应物吸附与转化，但其单一位点结构限制了在需多位点协同的反应中的表现，且。

不同数量原子组成的代表性材料及其能带结构（亚纳米尺寸的材料被认为是簇）。：10.1021/acsmaterialslett.4c01166

结构特性与电子特性的根本差异

原子数目与几何结构单原子催化剂的结构由主导而数个至数十个原子经金属–金属键，结构上具备多位点特征，其电子结构处于分子轨道与固体能带理论的过渡区，表现出随原子数振荡变化的量子尺寸效应和可调的HOMO-LUMO能隙，因而可通过。

单原子和团簇催化剂的结构示意图。：10.1039/d3sc06998b

反应活性

转换频率（）单原子催化剂因所有金属原子均暴露为表面活性位然而，对于需（如N还原中断裂三键、CO加氢制2产物等），单一位点的单原子催化剂则难以有效活化反应物与稳定中间体，导致活性受限。

部分团簇催化剂在此类反应中展现出显著优势，其多个相邻金属原子可共同参与反应物的活化与转化CO2NH中间体结构，从而在多位点协同机制下实现更高的值。

难度要大得多表不同、（Single，单金属团簇催化剂）和（，双金属团簇催化剂）合成3：10.1039/d3sc06998b

选择性

是原子级精确催化剂最具吸引力的优势之一。

活性位点高度均一Pt单原子催化剂可近乎完全避免乙烯过度加氢为乙烷，这源于其单一位点仅能解离一个H分子且对乙炔的吸附构型有利于半氢化路径。

团簇催化剂的选择性调控更为灵活，通过精确控制其尺寸和结构，可调控特定的活性界面CO还原中，特定大小的4Cu图41单原子催化剂与、PdZn催化剂的乙炔选择性加氢活性。DOI稳定性是制约原子级精确催化剂实际应用的瓶颈问题。

，其稳定性高度依赖于载体锚定位点的强度。

/容易失活富缺陷氧化物、氮掺杂碳团簇催化剂同样面临奥斯特瓦尔德熟化和烧结的风险动态活性位构建封装型团簇或利用分子筛图5Au10.1002/advs.202308046

结构相互转变

a已有研究观察到，在2CO等多种催化反应的实际运行条件下，由于（图6）。

再分散现象ab这一转化可通过等多种策略实现。

abDOI10.1039/d5sc01221j

单原子-团簇协同体系

将不同结构的金属位点组合在同一催化剂载体上由金属团簇与单原子构成的复合催化剂可通过调控活性位点的电子结构，从而提升其本征活性。。这些进展凸显了金属团簇与单原子协同催化在优化催化效率方面的重要性。