SEMINAR

Heterogeneous Atomic Catalysts Overcoming the Limitations of Single-Atom Catalysts

Prof. Hyunjoo Lee

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon, South Korea

Recent advances in heterogeneous single-atom catalysts (SACs), which have isolated metal atoms dispersed on a support, have enabled more precise control of their surface metal atomic structure. SACs could reduce the amount of metals used for the surface reaction, and have often shown unique selectivity, which the corresponding nanoparticles would not have. However, the SACs typically have the limitations of low metal content, poor stability, oxidic electronic states, and the absence of ensemble sites. Here, I will introduce our recent efforts to overcome these limitations. For instance, highly durable SACs could be prepared by anchoring the metal atoms strongly on the defective support, metallic SACs were synthesized, and the ensemble catalysts, in which all the metal atoms are exposed at the surface like the SACs but the surface metal atoms are located nearby, were also successfully synthesized. We applied these heterogeneous atomic catalysts for automobile exhaust treatment (three way catalyst; TWC or diesel oxidation catalyst; DOC) or electrochemical reactions (formic acid oxidation; FAOR or oxygen reduction reaction; ORR). Heterogeneous atomic catalysts, whose structure is elaborately controlled and the surface reaction is better understood, can be a new paradigm with higher catalytic activity, selectivity, and durability, and used in industrial applications.