单原子催化剂（SACs）是一类将单个金属原子锚定在载体上的材料，由于其有最大限度的原子利用率，在多相催化反应中表现出优异的性能。金属有机框架（MOFs）作为一种广泛应用于工业催化和能源存储-转化技术领域的材料，不仅具有功能性配体，还具有孔径可调性和高孔隙率等优良特性，经高温热解后，MOFs上负载的活性金属物种可被缩小到单原子（SAs）尺度以最大化金属利用率。由MOFs衍生的SACs在弥合均相和非均相催化剂之间的差异具有巨大优势。

图1 MOFs衍生的SACs的优势　　

　　科研人员通过对单原子周围的不饱和配位、尺寸效应以及局域电子密度的精准调控来设计单原子催化剂，但缺少以MOFs衍生物为载体的相关SACs综述作为指导。中国科学院兰州化学物理研究所工业催化课题组近年来围绕MOFs衍生的金属氧化物催化剂和单原子催化剂开展了大量研究工作，相关论文发表在Chemical Engineering Journal（405, 2021, 126948；435, 2022, 134953)、Journal of Catalysis（412, 2022, 42-58）、Science of The Total Environment （860, 2023, 160472）等期刊上。

　　近日，该团队以“Recent advances and future perspectives in MOF-derived single atom catalysts and their application: A review”为题在Journal of Materials Chemistry A（11, 2023, 3315-3363.）发表了MOFs衍生的单原子催化剂及其应用综述。介绍了基于不同MOFs载体衍生后的金属氧化物材料能提供不同的配位环境，从而有效对金属离子进行锚定；阐述了不同MOF衍生的SACs会产生不同的活性位点，从而影响催化剂的性能以及催化作用机理；综述了近几年其在电催化、光催化以及热催化等方面的应用。

　　文章从不同MOFs衍生的SACs、MOFs衍生的SACs活性位点以及在催化领域的应用等三部分进行了详细论述。详细总结了近些年基于不同MOFs基底提出的各种制备SACs的策略，深入探究了MOFs前驱体为单原子金属离子提供的配位环境。介绍了通过改变金属活性中心类别、配体种类、溶剂种类、载体形貌或掺入杂原子（O、S、P）等方法来提高MOFs衍生材料锚定金属单原子能力，精准构建对称结构（M-N4）和非对称结构（M-Nx），甚至是双金属（M1-M2）等活性位点等工作。详细叙述了MOFs衍生SACs在电催化、光催化、热催化领域的应用。MOFs衍生的SACs在电催化领域已有了较为成熟的发展，而在光、热催化领域还具有很大探索空间和应用前景。

图2 MOFs衍生的SACs在MOF基底、活性位点以及应用领域的相关进展　

　　MOFs结构的多样性使得MOFs衍生的SACs研究领域更加广泛，研究人员致力于研究结构和性能之间的关系，从而促进对多相催化的理解，设计和制备出适合大规模生产的更加高效的催化材料。

　　兰州化物所马思怡博士研究生为论文第一作者，唐志诚研究员、董芳副研究员为通讯作者。

　　以上工作得到了国家自然科学基金面上项目、中科院洁净能源创新研究院合作基金、兰州市人才创新创业项目的支持。