近日，西北工业大学生命学院张健康副教授等在《Advanced Materials》上发表了题为“Mechanistic Insight into the Synergy between Platinum Single Atom and Cluster Dual Active Sites Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution”的研究论文。该研究基于ALD可控合成了单原子-团簇共存的Pt_SA+C/CdS原子级分散光催化剂，实现了优异的光催化分解水制氢性能。

原子级分散的金属-半导体催化剂(典型的单原子催化剂)在光催化制氢领域呈现出优异的光催化制氢性能，尤其是单原子(SA)-团簇(C)共存的催化剂，克服了单原子催化剂活性位点单一而难以活化稳定的小分子(如H₂O、CO₂)的缺点。本研究利用先进的ALD技术设计合成了一种可见光驱动的Pt_SA+C/CdS光催化剂，对于光解水制氢反应显示出优异催化性能，这可归因于SA-C之间显著的协同效应。Pt助催化剂的尺寸可通过Pt ALD的循环次数、沉积动力学等进行精细的调控，这是其他传统方法难以实现的。通过多种表征技术和DFT明确了反应的活性位点及单原子、团簇在催化反应中的作用机制：Pt团簇有利于H₂O分子的吸附-活化，而Pt单原子更有利于H₂分子的脱附，两种活性组分的协同催化作用促进了光催化制氢性能的提高。类似的协同效应在典型的Pt/TiO₂体系亦得到验证。

我们这一策略亦可实现不同金属-载体的可控组装，所制备的催化材料可用于相应的热催化、光催化、电催化及酶催化反应中，该工作将为相关纳米催化材料的设计合成提供了新的思路与借鉴。

文章链接为https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202300902。张健康副教授为该论文第一作者，张健康副教授、中科院广州能源所胡金龙助理研究员、中科院山西煤化所王森副研究员、覃勇教授为共同通讯作者，西北工业大学生命学院为第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金和陕西省自然科学基金等科研项目的资助。（文：张健康；审核：杨慧）