Single atom catalyst by atomic layer deposition technique

doi:10.1016/S1872-2067(17)62903-6

Abstract

Abstract:

Noble single-atom catalysts have rapidly been attracting attention due to their unique catalytic properties and maximized utilization. Atomic layer deposition (ALD) is an emerging powerful tech-nique for large-scale synthesis of stable single atom. In this review, we summarize recent develop-ments of single atom synthesized by ALD as well as explore future research direction and trends.

Key words: Single-atom, Atomic layer deposition, Catalysis, Noble catalyst, Mechanism

Niancai Cheng, Xueliang(Andy) Sun. Single atom catalyst by atomic layer deposition technique[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(9): 1508-1514.

×
share this article

Add to citation manager EndNote|Ris|BibTeX

URL: https://www.cjcatal.com/EN/10.1016/S1872-2067(17)62903-6

https://www.cjcatal.com/EN/Y2017/V38/I9/1508

References

[1] B. T. Qiao, A. Q. Wang, X. F. Yang, L. F. Allard, Z. Jiang, Y. T. Cui, J. Y. Liu, J. Li, T. Zhang, Nat. Chem., 2011, 3, 634-641.
[2] M. Moses-DeBusk, M. Yoon, L. F. Allard, D. R. Mullins, Z. L. Wu, X. F. Yang, G. Veith, G. M. Stocks, C. K. Narula, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 12634-12645.
[3] B. T. Qiao, J. X. Liang, A. Q. Wang, C. Q. Xu, J. Li, T. Zhang, J. J. Liu, Nano. Res., 2015, 8, 2913-2924.
[4] M. Yang, S. Li, Y. Wang, J. A. Herron, Y. Xu, L. F. Allard, S. Lee, J. Huang, M. Mavrikakis, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 2014, 346, 1498-1501.
[5] J. Lin, A. Q. Wang, B. T. Qiao, X. Y. Liu, X. F. Yang, X. D. Wang, J. X. Liang, J. Li, J. Y. Liu, T. Zhang, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 15314-15317.
[6] M. Yang, J. L. Liu, S. Lee, B. Zugic, J. Huang, L. F. Allard, M. Flytza-ni-Stephanopoulos, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 3470-3473.
[7] S. Yang, H. Lee, ACS Catal., 2013, 3, 437-443.
[8] S. Yang, J. Kim, Y. J. Tak, A. Soon, H. Lee, Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 2058-2062.
[9] H. S. Wei, X. Y. Liu, A. Q. Wang, L. L. Zhang, B. T. Qiao, X. F. Yang, Y. Q. Huang, S. Miao, J. Y. Liu, T. Zhang, Nat. Commun., 2014, 5, 5634.
[10] G. Vile, D. Albani, M. Nachtegaal, Z. P. Chen, D. Dontsova, M. Anto-nietti, N. Lopez, J. Perez-Ramirez, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 11265-11269.
[11] F. R. Lucci, M. D. Marcinkowski, E. C. H. Sykes, J. L. Liu, M. Yang, L. M. Flytzani-Stephanopoulos, F. Allard, Nat. Commun., 2015, 6, 8550.
[12] J. M. Thomas, Z. Saghi, P. L. Gai, Top. Catal., 2011, 54, 588-594.
[13] M. Flytzani-Stephanopoulos, B. C. Gates, Annu. Rev. Chem. Biomol., 2012, 3, 545-574.
[14] M. Flytzani-Stephanopoulos, Acc. Chem. Res., 2014, 47, 783-792.
[15] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 2003, 301, 935-938.
[16] Q. Fu, W. L. Deng, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Appl. Catal. B, 2005, 56, 57-68.
[17] M. Yang, L. F. Allard, M. Flytzani-Stephanopoulos, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 3768-3771.
[18] N. C. Cheng, M. Norouzi Banis, J. Liu, A. Riese, S. C. Mu, R. Y. Li, T. K. Sham, X. L. Sun, Energy Environ. Sci., 2015, 8, 1450-1455.
[19] N. C. Cheng, M. N. Banis, J. Liu, A. Riese, X. Li, R. Y. Li, S. Y. Ye, S. Knights, X. L. Sun, Adv. Mater., 2015, 27, 277-281.
[20] X. F. Zhang, J. J. Guo, P. F. Guan, C. J. Liu, H. Huang, F. H. Xue, X. L. Dong, S. J. Pennycook, M. F. Chisholm., Nat. Commun., 2013, 4, 2929.
[21] J. Liu, M. G. Jiao, L. L. Lu, H. M. Barkholtz, Y. P. Li, Y. Wang, L. H. Jiang, Z. J. Wu, D. J. Liu, L. Zhuang, C. Ma, J. Zeng, B. S. Zhang, D. S. Su, P. Song, W. Xing, W. L. Xu, Y. Wang, Z. Jiang, G. Q. Sun, Nat. Commun., 2017, 8, 15938.
[22] T. Ahn, J. H. Kim, H. M. Yang, J. W. Lee, J. D. Kim, J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 6069-6076.
[23] S. Laurent, D. Forge, M. Port, A. Roch, C. Robic, L. V. Elst, R. N. Mul-ler, Chem. Rev., 2008, 108, 2064-2110.
[24] A. H. Lu, E. L. Salabas, F. Schuth, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 1222-1244.
[25] X. G. Li, W. T. Bi, C. Z. Wu, Y. Xie, L. Zhang, Q. Zhang, Y. Luo, S. Tao, W. S. Chu, Adv. Mater., 2016, 28, 2427-2431.
[26] L. L. Lin, W. Zhou, R. Gao, S. Y. Yao, X. Zhang, W. Q. Xu, S. J. Zheng, Z. Jiang, Q. L. Yu, Y. W. Li, C. Shi, X. D. Wen, D. Ma, Nature, 2017, 544, 80-83.
[27] S. H. Wang, L. Shang, L. L. Li, Y. J. Yu, C. W. Chi, K. Wang, J. Zhang, R. Shi, H. Y. Shen, G. I. N. Waterhouse, S. J. Liu, J. Tian, T. R. Zhang, H. Y. Liu, Adv. Mater., 2016, 28, 8379-8387.
[28] P. Q. Yin, T. Yao, Y. N. Wu, L. R. Zheng, Y. Lin, W. Liu, H. X. Ju, J. F. Zhu, X. Hong, Z. X. Deng, G. Zhou, S. Q. Wei, Y. D. Li, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 10800-10805.
[29] U. Heiz, A. Sanchez, S. Abbet, W. D. Schneider, J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 3214-3217.
[30] S. Vajda, M. G. White, ACS Catal., 2015, 5, 7152-7176.
[31] S. H. Sun, G. X. Zhang, N. Gauquelin, N. Chen, J. G. Zhou, S. L. Yang, W. F. Chen, X. B. Meng, D. S. Geng, M. N. Banis, R. Y. Li, S. Y. Ye, S. Knights, G. A. Botton, T. K. Sham, X. L. Sun, Sci. Rep., 2013, 3, 1775.
[32] N. Cheng, S. Stambula, D. Wang, M. N. Banis, J. Liu, A. Riese, B. Xiao, R. Li, T. K. Sham, L. M. Liu, G. A. Botton, X. Sun, Nat. Commun., 2016, 7, 13638.
[33] S. M. George, Chem. Rev., 2010, 110, 111-131.
[34] J. Liu, X. Sun, Nanotechnology, 2015, 26, 024001.
[35] B. J. O'Neill, D. H. K. Jackson, J. Lee, C. Canlas, P. C. Stair, C. L. Mar-shall, J. W. Elam, T. F. Kuech, J. A. Dumesic, G. W. Huber, ACS Catal., 2015, 5, 1804-1825.
[36] J. Hamalainen, M. Ritala, M. Leskela, Chem. Mater., 2014, 26, 786-801.
[37] J. L. Lu, J. W. Elam, P. C. Stair, Acc. Chem. Res., 2013, 46, 1806-1815.
[38] N. C. Cheng, Y. Y. Shao, J. Liu, X. L. Sun, Nano. Energy, 2016, 29, 220-242.
[39] H. Kim, H. B. R. Lee, W. J. Maeng, Thin Solid Films, 2009, 517, 2563-2580.
[40] W. Setthapun, W. D. Williams, S. M. Kim, H. Feng, J. W. Elam, F. A. Rabuffetti, K. R. Poeppelmeier, P. C. Stair, E. A. Stach, F. H. Ribeiro, J. T. Miller, C. L. Marshall, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 9758-9771.
[41] J. W. Clancey, A. S. Cavanagh, R. S. Kukreja, A. Kongkanand, S. M. George, J. Vac. Sci. Technol. A, 2015, 33, 01A13011-01A13019.
[42] R. Subbaraman, D. Tripkovic, D. Strmcnik, K. C. Chang, M. Uchi-mura, A. P. Paulikas, V. Stamenkovic, N. M. Markovic, Science, 2011, 334, 1256-1260.
[43] H. J. Yin, S. L. Zhao, K. Zhao, A. Muqsit, H. J. Tang, L. Chang, H. J. Zhao, Y. Gao, Z. Y. Tang, Nat. Commun., 2015, 6, 6430.
[44] H. L. Fei, J. C. Dong, M. J. Arellano-Jimenez, G. Ye, N. Dong Kim, E. L. G. Samuel, Z. Peng, Z. Zhu, F. Qin, J. Bao, M. J. Yacaman, P. M. Ajayan, D. Chen, J. M. Tour, Nat. Commun., 2015, 6, 8668.
[45] I. E. L. Stephens, I. Chorkendorff, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 1476-1477.
[46] H. Yan, H. Cheng, H. Yi, Y. Lin, T. Yao, C. L. Wang, J. J. Li, S. Q. Wei, J. L. Lu, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10484-10487.
[47] C. L. Wang, X. K. Gu, H. Yan, Y. Lin, J. J. Li, D. D. Liu, W. X. Li, J. Lu, ACS Catal., 2017, 7, 887-891.
[48] M. Piernavieja-Hermida, Z. Lu, A. White, K. B. Low, T. Wu, J. W. Elam, Z. Wu, Y. Lei, Nanoscale, 2016, 8, 15348-15356.