单原子催化剂(SACs)是指将孤立的金属原子支撑在金属、金属氧化物、二维材料和分子筛等载体表面作为活性位点,进而实现以单原子作为催化活性中心进行催化的反应。单原子催化剂主要分为单原子合金类催化剂、负载型单原子催化剂。单原子催化剂行业发展呈现以下特征:
研究热,应用冷。单原子催化概念自2011年被提出,因其独特的催化优势而被研究领域广泛关注,相关研究持续深入,尤其是2014年之后,合成、表征、应用等方面的研究成果持续增长,相关论文数量大幅上升,单原子催化剂研究热度不断增加。但就实际应用看,工业界直到2020年前后才首次使用单原子催化剂,工业化应用范围及应用规模极为有限,应用潜力有待释放。
生产企业少,生产规模小。由于单原子催化剂发展时间较短,市场认知度及接受度不高,导致下游应用规模较小,多数客户为科研单位,应用量较大的工业企业少,市场容量有限,市场需求的有限性导致直接研发和制造单原子催化剂的企业的较少,生产企业如联科华技术有限公司等主要面向科研院所及高校等科研单位进行克级生产及销售,生产规模极小。
新思界产业研究中心发布的
《2025年全球及中国单原子催化剂产业深度研究报告》显示,我国单原子催化剂行业还处于导入期,单原子催化的一些基础理论问题尚未完全解决,如催化剂活性位及其稳定机制不清晰,反应过程中单原子的配位环境和分散状态研究需加强等。单原子催化剂行业技术门槛较高,虽然有较多企业与科研院所机构已经布局单原子催化剂行业,但大部分企业与机构仍处于研究阶段,具备生产能力的企业数量少,且行业内暂无吨及其以上级别的单原子催化剂生产装置,导致行业内产能较小。
新思界
产业研究人员认为,随着能源与环境问题的日益加剧,发展绿色能源存储与转化技术迫在眉睫。其中,与能源相关的电催化反应是近年来的研究热点。单原子催化剂由于其独特的物理、化学性质,在众多电催化反应都展现出很好的应用前景。相比于传统的非均相催化剂,单原子催化剂在理论上具有100%的原子利用率,这对于降低催化剂的成本具有非常重要的意义。另外,单原子催化剂的不饱和配位环境、与载体之间的强相互作用等特性,导致单原子中心电子结构的改变,这在很大程度上优化了电催化性能。
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