超浸润性通过显著增强界面相互作用和传质，彻底改变了多相反应催化剂的设计。
2025年6月4日，北京航空航天大学刘明杰、赵天艺在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Superwetting Catalysts: Principle, Design, and Synthesis》的研究综述，Zaixin Zhang为论文第一作者，刘明杰、赵天艺为论文共同通讯作者。
刘明杰，北京航空航天大学教授，国家级领军人才（2018）。2005年本科毕业于北京化工大学，2010年博士毕业于中国科学院国家纳米科学中心。2010-2015年在日本理化学研究所从事博士后研究，2015年加入北京航空航天大学任教授。
刘明杰教授主要从事仿生功能力学高分子复合材料的研究，提出基于多相协同与有序结构的高分子网络设计理念，构筑了复杂环境下高力学性能弹性体材料，并开展了其在软体机器人、可穿戴设备及防污减阻等领域的应用。
赵天艺，北京航空航天大学教授，国家级青年人才（2023）。2004年本科毕业于吉林大学，2010年博士毕业于中国科学院化学研究所，毕业后加入北京航空航天大学，2023年晋升为教授。
赵天艺教授的研究方向主要集中于功能集成仿生超浸润材料的精准构筑及应用。
本文主要介绍了超浸润催化剂的设计原理和合成策略，特别关注其限域效应和传质机制。
首先，作者强调了超浸润性在促进反应物传质、产物脱附以及在催化剂内对中间体的限域方面发挥的关键作用，这些对于优化多相反应系统至关重要。
其次，作者总结了在催化剂中构建超浸润界面的关键策略，包括物理混合和化学修饰。研究团队特别关注了在分子筛、金属–有机框架（MOFs）和单原子催化剂（SACs）等多孔材料中调节浸润性的方法，强调了其对改善传质和限域效应的影响。此外，作者总结了用于设计超浸润催化剂的材料。
最后，作者还概述了未来的发展方向，包括超浸润膜反应器的大规模制备、在运行条件下浸润性的动态调节以及捕捉实时三相界面现象的先进原位表征技术。
这些进步有望扩展超浸润催化剂在可持续能源、环境修复和工业催化中的应用，解决多相反应系统中的关键挑战。
图1：综述框架
图2：超浸润催化剂对传质的影响
图3：限域效应机制
图4：超浸润催化剂的物理混合策略
图5：超浸润催化剂的化学修饰策略
综上，本文综述了超浸润催化剂的设计原理、合成策略及其在多相反应中的应用，特别关注其限域效应和传质机制。文章详细介绍了通过物理混合和化学修饰方法构建超浸润界面的策略，并总结了在分子筛、金属–有机框架（MOFs）和单原子催化剂（SACs）等多孔材料中调节浸润性的方法及其对传质和限域效应的影响。
超浸润催化剂的设计和应用为多相催化反应提供了新的思路，特别是在提高反应效率和选择性方面具有重要意义。通过调节催化剂的浸润性，可以有效改善反应物的传质和中间体的限域效应，从而优化反应条件，降低能耗。该研究为设计新型高效催化剂提供了理论基础和实践指导，有助于推动可持续能源、环境修复和工业催化等领域的发展。
超浸润催化剂在可持续能源领域具有广阔的应用前景，如在光催化水分解制氢、CO2光催化还原等反应中，通过优化催化剂的浸润性可以显著提高反应效率。在环境修复方面，超浸润催化剂可用于处理有机污染物的降解和重金属离子的去除，通过构建高效的三相界面反应体系，实现污染物的高效降解和去除。在工业催化领域，超浸润催化剂可用于优化现有的催化工艺，提高反应选择性和产物收率，降低生产成本，具有显著的经济效益和环境效益。
Superwetting Catalysts: Principle, Design, and Synthesis. Adv. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202506058.