单原子铱催化剂电镜图及催化活性
氢能以其清洁、高效、安全、可再生等特点，被视为21世纪最具发展潜力的能源。氢燃料电池能高效地将氢气的化学能转化为电能，具有高效、节能、环保的特点, 被认为是本世纪全新的环境友好的利用氢能方式之一。据报道，目前大约95%的H2由原油、煤、天然气等经重整反应得到，然而重整气中含有的1%-10% (体积分数)CO将导致燃料电池铂电极中毒， 使燃料电池性能严重下降。水煤气变换(WGS)反应不仅能够降低CO的浓度，还可提高重整气中H2的含量，从而引起燃料电池研究者的广泛关注。
目前，已工业化的水煤气变换催化剂包括铁系高温变换催化剂、铜系低温变换催化剂和钴钼系耐硫宽温变换催化剂等。
近日，中科院大连化学物理研究所张涛研究员领导的航天催化与新材料研究团队通过与该所“千人计划”入选者刘景月研究员（负责高分辨电镜）、清华大学李隽教授（负责理论计算）合作，在单原子催化研究领域取得新进展。以FeOx为载体制备出极低金属含量的单原子铱（Ir）催化剂Ir1/FeOx。将该催化剂用于水汽变换反应(CO + H2O =CO2 + H2)，发现其催化活性(specific activity)比相应的团簇及纳米催化剂高一个数量级。进一步研究发现，对于较高金属含量的非均匀催化剂（含有单原子、团簇及纳米粒子），其单原子催化的贡献占总体活性约70%，证明了金属单原子是水汽变换反应最主要的活性位。相关结果以通讯形式发表于《美国化学会志》（J. Am. Chem.Soc. 2013, 135 (41), 15314–15317)上。