单原子催化剂在选择性、可持续催化领域展现出巨大潜力，但开发适用于规模化应用且稳定、均一的催化剂仍面临挑战。在最新一期Cell子刊《Cell Reports Physical Science》发表的Voices中，Andrew Bissette主编邀请了MK体育官网、美国塔夫茨大学、美国克莱姆森大学、瑞士联邦理工公司、新加坡国立大学等六位来自不同国家研究者发表Voices评论，探讨未来单原子催化领域从基础研究到工业应用的机遇和挑战，并强调了单原子催化剂对于推动催化研究前沿的重要性。
公司潘原教授受邀发表了题为《Single-atom Mo catalysts for slurry phase hydrocracking of heavy oil》的Voices评论，系统阐述了单原子催化剂在重油浆态床加氢领域的前沿进展与未来挑战，为该领域的研究提供了创新性思路和见解。
全球石油资源储量分布中劣质重油占比高达70%。2024年中国原油加工量为7.08亿吨，其中超过3亿吨为劣质重油。劣质重油高效转化与利用是世界性难题。传统重油加氢催化体系主要采用油溶性有机钼催化剂，其在浆态床反应器中形成了一个准均相催化体系，催化过程类似于单原子催化。但传统催化剂在反应过程不可控，活性物种易于团聚失活。因此，开发高转化频率和高原子利用率的催化剂成为重油浆态床加氢转化技术规模化推广的重要途经。
潘原教授课题组聚焦重油浆态床加氢单原子催化剂设计与加氢机制研究，发展了基于超分子自组装-限域硫化方法可控构筑碳载单原子催化剂，有效抑制了重油加氢过程活性物种团聚，实现了加氢反应过程可控；重构了加氢活性位原子局域微环境，强化了氢分子活化频率，提升了重油加氢效率；构筑了不对称配位原子级分散耦合加氢活性位，提升了活性氢溢流速率，抑制了反应体系结焦，协同强化了重油高效转化。同时，针对当前研究中存在的催化剂活性和稳定性挑战性问题，展望了该领域技术发展方向，他强调，未来需要设计和调控新型单原子催化剂结构，构筑基于单原子催化剂的超高分散胶体催化体系，提高催化剂的分散性，强化传质过程，并深入研究重油裂化大分子在单原子催化剂上的加氢转化机理，理解重油不同组分的加氢裂化规律，揭示催化作用机理和反应机理，为低成本、高性能重油加氢催化剂开发奠定基础。
文章链接：https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(25)00432-1
