太阳能驱动的光催化CO2还原反应由于其不仅能实现从太阳能到化学能的转化产生具有高附加值的化学物质，丰富了能源供应，同时也能减少CO2排放，因此受到广泛关注。然而，用于CO2还原的光催化剂的纳米材料整体光催化性能仍不尽如人意。近年来，金属单原子催化剂具有最大的原子利用率和均一的活性位点，其在诸多重要的催化反应中表现出优异的性能，这也为探索光催化CO2还原反应新材料提供给了一定的研究基础。稀土元素（REEs）由于其独特的电学、光学等性质而被应用于许多重要的科学研究和工业制造等领域。将稀土金属纳米材料降低到单原子尺度，为开发高效光催化CO2还原催化剂提供全新的机遇。迄今为止合成和报道的稀土金属单原子催化剂很少。
图1. 稀土Er单原子用于光催化CO2还原反应
最近，清华大学王定胜（点击查看介绍）课题组与黑龙江大学王国凤（点击查看介绍）课题组合作发展了一种新颖的原子限域配位策略，在氮化碳纳米管上成功地制备出稀土Er单原子催化剂。该合成策略不仅可以实现对单原子Er浓度的调控，同时作者还将该策略拓展到其它稀土单原子催化剂的合成，从而丰富了单原子催化剂的元素类型。此外，作者首次将单原子Er催化剂应用在光催化CO2还原反应中，通过实验与理论相结合，证实了单原子Er在光催化CO2还原反应中的关键作用。这项工作对稀土单原子催化的科学认识和实际应用具有一定的推动作用，也为提高催化反应性能提供了一种新的途径。上述相关成果在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.。
图2.稀土Er单原子的合成和电镜表征
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Rare-earth single erbium atoms for enhanced photocatalytic CO2 reduction reaction
Shufang Ji, Yang Qu, Tao Wang, Yuanjun Chen, Guofeng Wang*, Xue Li, Juncai Dong, QiuYu Chen, Wanying Zhang, Zedong Zhang, Shiyou Liang, Rong Yu, Yu Wang, Dingsheng Wang*, Yadong Li
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202003623
导师介绍
王定胜，1982年出生。2004年于中国科学技术大学化学物理系获理学学士学位。2009年于清华大学化学系获理学博士学位。2009至2012年在清华大学物理系从事博士后研究。2012年7月加入清华大学化学系，被聘为讲师，2012年12月，晋升为副教授。2015年获博士生导师资格。2012年获全国优秀博士学位论文奖。2013年获国家优秀青年科学基金。2018年获青年拔尖人才计划。课题组一直致力于无机纳米材料化学研究领域，以无机纳米合成化学为基础，主要从事金属纳米晶、团簇及单原子为主的无机功能纳米材料的合成、结构调控与催化性能研究。已经在国际知名学术期刊发表学术论文90余篇，包括Nature Chem. 1篇、Nature Nanotech. 1篇、Nature Commun. 6篇、J. Am. Chem. Soc. 10篇、Angew. Chem. Int. Ed. 10篇、Adv. Mater. 9篇等国际知名期刊。
https://www.x-mol.com/university/faculty/12030
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