单原子催化剂作为重要的能源材料，其制备和合成方法显得尤为重要。低维金属有机骨架及其衍生物的独特结构为制备单原子催化剂提供了多种策略。本文综述了基于低维金属有机骨架及其衍生物制备单原子催化剂的各种策略。

香港中文大学（深圳）柯志海教授团队最新总结了利用低维金属有机框架材料以制备单原子催化剂策略，研究报告已于近日在SMALL杂志在线发表（SMALL, 2024, DOI: org/10.1002/smll.202403767）。作为重要的能源材料，单原子催化剂 ( SAC ) 在光催化和电化学中发挥着至关重要的作用，可用于未来的可持续技术。具有独特电子结构、低配位环境、量子尺寸效应和金属-载体相互作用的单原子催化剂有望提高光催化和电催化领域的催化活性、稳定性和选择性。然而，由于单原子的表面能高，它们在合成和催化过程中容易聚集。解决这一问题的举措主要集中在将适量的活性金属负载到具有高表面积和所需锚定定位位点的载体上。

在这方面，与其他传统多孔材料相比，金属有机骨架（MOF）独有的特性，包括出色的可定制性、明确定义的多孔结构、良好的可设计性以及超高的表面积，将完美满足稳定 SAC 的基底要求。    

例如，与一些常用于锚定 SAC 的传统多孔材料（如沸石、碳纳米管和石墨烯）的可设计性较差相比，MOF 可以快速、精确地制备成具有所需尺寸、孔隙率和功能组的各种分级纳米结构，并通过不同的合成程序控制组合物的几何形状。

因此，MOF 有望成为制备具有高金属负载和稳定性的 SAC 最有前途和通用的平台之一。根据 MOF 各个部分所起的作用，单原子位点的形成机制也不同。大多数MOF材料需要经过煅烧才能形成稳定的单原子位点，但并非所有MOF材料都能避免金属原子的聚集。与3D MOF不同，低维MOF（LD MOF）包括（1D，包括纳米棒、纳米管、纳米线和纳米针）和（2D，包括纳米片、纳米板和纳米薄片）MOF，具有更多功能化的开放位点、超薄结构和可调成分。

总之，本文概述了低维金属有机框架（LD-MOF） 的制备方法以及使用 LD-MOF 作为载体或前体制备的 MOF 基 SAC 的重大进展。LD-MOF 的制备过程对最终 MOF 基材料的结构和性能有重大影响，具有作为创建许多具有一些令人着迷的结构和催化性能的 MOF 基 SAC 的平台的巨大潜力。然而，尽管 LD MOF 基 SAC 取得了快速进展，但仍有许多问题或挑战需要解决或考虑。

因此，为了获得各向异性的二维金属纳米材料，大多数合成策略依赖于基于溶液的胶体合成、由热分解诱导的自下而上的生长途径或金属前体的化学还原。在另一方面，从工业化需求的角度看，目前MOF基SAC的金属负载量还有待进一步提高，尤其对于光催化和电催化应用，通常需要较高的活性位点密度来提高电流密度。

然而，当MOF基SAC的金属负载量增加时，金属原子容易团聚形成金属纳米颗粒。另外，以LD-MOF为载体或前驱体制备MOF基SAC还处于实验室水平，开发普遍适用、高效、廉价的策略才是实际工业应用的方向。

因此，研究人员应着力制定可行的指导方针和技术要点，优化以LD-MOF为载体或前驱体制备MOF基SAC的策略，以获得具有所需结构和催化性能的MOF基SAC，并尝试将其应用于大规模工业生产应用。基于上述进展和该领域的不懈努力，采用LD-MOF作为载体或前驱体制备的MOF基SAC将拥有光明的未来。    

Lu, Y., & Ke, Z. (2024). Strategies for the Preparation of Single‐Atom Catalysts Using Low‐Dimensional Metal–Organic Frameworks.DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202403767