自2011年
中科院张涛院士及其团队
成功制备Pt-FeOx单原子催化剂
并明确提出
“单原子催化”的概念以来
单原子催化剂便凭借其
极高的金属原子利用率
大大降低了贵金属催化剂成本
一直受到研究者的关注
单原子催化剂的催化反应机理
入选了2019年20个
对科学发展具有导向作用
对技术和产业创新具有
关键作用的前沿科学问题
和工程技术难题之一
单原子催化剂
是一种负载型金属催化剂
以孤立的金属原子为活性中心
且金属原子之间
无化学键合或空间排布
正因为无金属原子的堆叠
从而引发的量子尺寸效应
不饱和配位环境
以及金属原子与载体之间的
强相互作用
使得金属单原子中心的
电子结构不同于纳米团簇
进而展现出优异的催化性能与稳定性
药物与个人护理品（PPCPs）
作为近些年来被广泛关注的
新兴污染物
容易通过医院污水
市政污水等途径进入水环境
在诸多水质净化工艺中
高级氧化法成为最可行
最经济的方法
关于高效催化材料的研究
一直都是国内外化学
材料等领域的主攻方向
近几年催化材料正在经历着
从传统催化向纳米催化
单原子催化的发展
然而绝大多数研究
集中在金属氧化物和负载型
纳米颗粒催化剂的应用
研究高效、稳定性好的
单原子催化剂
在催化氧化中的应用
对水处理的发展非常重要
此外，单原子催化剂的
催化反应机理
也亟需进一步研究
目前而言国内对此还
研究较少、较分散
未形成系统的体系
还需要大量科研工作
填补单原子催化剂
在催化氧化领域运用的空白
湾区博士邀请正在清华大学任教的L博士开设环境工程课题《二维碳材料负载单原子催化剂制备和应用》，围绕PPCPs的高标准控制需求，以开发高效的单原子催化氧化技术为目标，重点研究二维材料的活性金属原子级分散制备与调控技术，解析载体组分与结构对单原子的稳定机制，研发出单原子催化材料及简便制备方法。
本课题邀请对环境工程、环境科学、材料学、化学等领域感兴趣的学生参与研究。与L博士一起深度交流，从乏味的日常学习中脱身而出，迈进真正的学术殿堂，驰骋在星辰大海的壮阔世界。
课题内容
第一阶段：领域背景学习
通过文献阅读，了解不同尺度催化材料（包括微米催化剂、纳米催化剂、单原子催化剂）的制备方法，掌握分子结构表征的各种方法。
第二阶段：文献调研
掌握基本的文献检索方法及论文阅读技巧，研读相关论文，深入理解单原子催化剂在环境领域的应用。
第三阶段：单原子催化剂的制备和应用
综述碳基单原子催化剂的合成策略、表征、理论模型及应用。
第四阶段：研究成果
学习英文科技文献的写作格式和书写思路，撰写结题报告。
课题导师
L博士
清华大学副教授研究员，从事环境科学与工程研究
主要研究方向为单原子催化材料的制备及其在环境和能源中的应用
在Journal of Material Chemistry A, Water research, Chemical Engineering Journal, Cell Reports Physical Science等国际专业学术期刊上发表20余篇学术论文
[1] High-loaded single Cu atoms decorated on N-doped graphene for boosting Fenton-like catalysis under neutral pH.
[2]Single-Atom Catalysts: Synthetic Strategies and Electrochemical Applications, Joule, DOI:10.1016/j.joule.2018.06.019.
[3]Strategies for enhancing the heterogeneous Fenton catalytic reactivity: A review多相芬顿催化水处理技术与原理
[5]相关领域杰出学者：大连化物所张涛院士，清华大学李亚栋院士。
[6] Qiao B, Wang A, Yang X, et al. Single-atom catalysis of CO oxidation using Pt 1/FeOx[J]. Nature chemistry,2011,3(8):634.
[7] E. Archer, B. Petrie, B. Kasprzyk-Hordern, G.M. Wolfaardt. Chemosphere,174(2017)437-446.
[8] M.A. Launay, U. Dittmer, H. Steinmetz. Water research,104(2016)82-92.
[9] W.L. Wang, Q.Y. Wu, N. Huang, T. Wang , H.Y. Hu. Water Research,98(2016)190-198.
[10] Y. Wang , X. Zhao, D. Cao, Y. Wang, Y. Zhu. Applied Catalysis B: Environmental,211(2017)79-88.
[11] S.F. An, G.H. Zhang, T.W. Wang, S. Miao, Guo X W. ACS nano,12(2018)9441-9450.
