研究内容：
多相催化中涉及固态催化剂，其中金属纳米团簇占据重要地位。传统的纳米颗粒只能尽量在尺寸上做到单分散（尺寸分布在大约5%），但无法在在原子水平上做到单分散。经过人们的长期努力，由几个到几百个金属原子组成的金属纳米团簇在催化领域中取得了巨大进步。更重要的是，金属纳米团簇已经被晶体学表征，就像酶催化中的蛋白质结构一样。这种原子级精确的金属纳米团簇融合了均相催化剂(如配体保护的金属中心)和酶(如由配体连接的几个原子组成的蛋白质包裹金属团簇)的特点。这些纳米团簇及其整体结构构成了一类新的模型催化剂，在基础催化研究中具有很大的前景，包括原子精确的尺寸依赖活性、通过金属结构和表面配体控制催化选择性、原子水平上的结构-性质关系，对分子活化和催化机制的洞察，以及识别纳米催化剂的活性位点。本文综述了原子精密金属纳米团簇在催化方面的应用进展。这些基于纳米团簇的模型催化剂使得在单原子和单电子水平上的多相催化研究成为可能。未来的努力有望在催化机制的基础研究、在原子水平上调整活性位点以及在温和条件下设计具有高选择性和高活性的新型催化剂方面取得更高的进展。
要点一：
作者首先讨论介绍了团簇的合成，表征方法和稳定性。在第三部分，作者介绍了四种团簇催化的四种范式，整个团簇用于催化，局部激活的团簇用于催化，配体关闭型团簇用于催化和团簇作为新型催化剂的前驱体。在第四部分，作者讨论了团簇催化剂的活性和选择性的因素。团簇的尺寸，形状，结构，配体，电荷状态，掺杂，载体都会对团簇的催化性能产生影响。在第五部分，作者讨论了团簇应用于各种有机转化反应的实例，包括需氧氧化的反应，加氢反应和偶联反应。在第六和第七部分，作者综述了团簇在光催化和电催化反应上的应用。在光催化部分，作者分别从团簇光催化分解水，光催化降解污染物，光催化有机反应三个方面进行了讨论。在电催化部分，作何从涉及团簇催化的燃料电池反应，电催化水的分解和电催化水的CO2的还原。最后，作者对团簇催化的研究在多个方面表达了自己的展望，包括核壳结构的效应，配体的效应，非金属态到金属态的过渡的影响，单原子和单电子精度的定制，合金团簇的协同作用，对映选择的异相催化，类酶催化，金属载体间的相互作用，原位和Operando表征，活性位点的识别和定制。
要点二：
近十年来，具有晶体学结构确定的原子精确的金属纳米团簇得到了广泛研究。这为催化反应的机理研究提供了一个令人激动的机会。因此，合成单分散的金属纳米团簇是团簇催化机理研究的基础。合成单分散团簇的方法分为两类，尺寸聚焦和尺寸转变。作者从这两个方面进行了系统论述。配体在催化过程中发挥了很大的作用，作者从配体的角度阐述了团簇在催化过程中的应用。由于团簇精确合成方面的巨大进步，对团簇结构的控制能力得到了巨大提升，在此基础上，团簇的结构与团簇的催化性能的关系得到了广泛研究。
图1 (A)催化过程对化学工业的贡献和(B)多相催化与其他催化过程的贡献。
图2 从19世纪到21世纪多相催化的演变。
图3 多相催化的一些概念进展。
图4 金属纳米团簇桥有机金属配合物和等离子体纳米粒子。
图5 尺寸聚焦法合成原子精确金纳米团簇。
参考文献
Rongchao Jin,* Gao Li, Sachil Sharma, Yingwei Li, and Xiangsha Du. Toward Active-Site Tailoring in Heterogeneous Catalysis by Atomically Precise Metal Nanoclusters with Crystallographic Structures. Chem. Rev. 2021, 121(2), 567-648.
