单原子合金是一类特殊的单原子催化剂，由金属原子在金属载体上分散而构成。单原子合金具有高原子利用效率、优异的金属单原子与金属载体间的相互作用以及独特的电子结构，在催化领域备受关注，有望降低贵金属催化剂的成本。初湿共浸渍、电化学置换等方法已成功制备了单原子合金，并在氧还原、二氧化碳还原等领域展现了巨大的潜力。但是，目前单原子合金的制备方法尚不够完善，对于非贵金属载体、多单原子种类的单原子合金的制备方法相对较少，因此有必要进一步拓宽制备单原子合金方法的范围。

热蒸镀作为一种简便且低成本的材料制备方法，已被用于制备具有高二氧化碳还原活性和反应性的双金属电催化剂。本研究借助逐次热蒸镀的方法，制备了多种单原子合金，并通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜和同步辐射证实了单原子的存在。采用密度泛函理论计算阐释了单原子合金形成的机理。

近日，清华大学朱宏伟课题组报道了一种用于制备单原子合金的两步热蒸镀法。这一方法可以简便、低成本地制备多种单原子合金，在多次重复后可制备含有多种单原子的单原子合金，具有普适性。借助密度泛函理论计算揭示了两步热蒸镀法制备单原子合金的形成机理，表明制备得到的单原子合金在能量上是稳定的。这一工作展现了热蒸镀大规模制备单原子合金的潜力，并说明单原子可能广泛存在于传统方法制备的材料中，扩大了单原子对材料性能的影响范围。

图1：通过两步热蒸镀法制备得到多种单原子合金。

图2：高角度环形暗场显微图像清晰地显示分散的金属单原子。

图3：密度泛函理论计算阐明两步热蒸镀法制备单原子合金的机理。

通讯作者简介：

朱宏伟教授，清华大学材料学院教授。1998年获清华大学机械工程学士学位，2003年获清华大学材料加工工程博士学位。在美国和日本完成博士后研究后，2008年起任教于清华大学。主要研究方向是低维材料和材料信息学。

第一作者简介：

王泓麟、李晶为本文的共同第一作者。王泓麟为清华大学材料学院2022级博士生，李晶于2022年获清华大学材料科学与工程专业博士学位。

Wang H, Li J, Huang M, et al. Single-atom alloys prepared by two-step thermal evaporation. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-6146-4.