廣東
導讀
7月10日凌晨，國際頂級學術期刊《科學》以“精準調控鉑殼金屬間化合物燃料電池催化劑的瞬態組裝”為題，在線刊發天津大學團隊最新研究成果。該研究開創性地提出了“瞬態組裝”策略，研發出毫秒級周期熱脈沖技術，實現鉑族金屬核殼結構催化劑的超快合成與精準調控，為鉑族催化劑的原子級精準制備開辟了全新技術路徑。
鉑族金屬是支撐現代能源、化工、環境等產業的關鍵催化材料。高效精準地構建鉑族與非貴金屬核殼結構，是兼顧高催化活性與低貴金屬用量的關鍵技術。該結構通過核殼界面原子耦合，誘導精細晶格應變和配體效應，激發鉑族金屬的超高催化活性。然而，傳統合成技術依賴長時高溫條件下多個熱力學平衡態的逐步轉化，工藝復雜、能耗高、精度低，成為鉑族金屬催化領域關切的熱點與技術瓶頸。
天津大學與合作者科研團隊經過數年攻關，創新提出非平衡瞬態組裝策略，通過周期熱脈沖技術實現毫秒級精準供能，驅動納米晶在非平衡高能瞬態演變中完成核殼結構組裝，同步實現鉑殼原子層厚度的精準調控。合成機制上的底層創新，帶來催化劑制造工藝的跨越式突破：傳統工藝需要數小時跨設備的制備流程，可縮短至數分鐘內完成；新技術實現三原子層的精準鉑殼厚度，獲得最優化的幾何電子效應和催化活性的充分釋放；合成時間的極致壓縮與能量的精準匯聚，實現單位質量催化劑合成所需能耗降低90%。新技術合成催化劑在氫燃料電池中實現15.2千瓦每克鉑的額定功率，兼具優異的耐久性。
該論文的通訊作者胡文彬教授表示：“該瞬態組裝策略為精細結構貴金屬催化劑的精準高效制備提供了新思路，將有力促進國家能源與催化等戰略新興產業的發展。”得益于在合成效率與精度、催化性能以及綠色低能耗等方面的顯著優勢，該技術有望拓展應用于依賴高性能鉑族催化劑的高端化工、環境催化、精細化學品和醫藥合成等重要領域，應用場景廣闊。
來源：天津大學
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