新技术“闪速”制备铂族催化剂

      科技日报讯 （记者陈曦 通讯员赵晖）近日，国际学术期刊《科学》在线发表天津大学团队“闪速”制备铂族催化剂的重要突破——科研团队开创性提出“瞬态组装”策略，研发出毫秒级周期热脉冲技术，实现了铂族金属核壳结构催化剂的超快合成与精准调控，为铂族催化剂的原子级精准制备开辟了全新技术路径。

     铂族金属是支撑现代能源、化工、环境等产业的关键催化材料， 但价格高昂、资源稀缺。为了既保持高催化活性，又减少铂的用量，科学界公认的最佳方案是用非贵金属做内核，在外面包裹仅几个原子层厚的铂壳，形成核壳结构。这种结构能让铂原子因内核的“拉扯”产生微妙的晶格应变和电子效应，从而激发出超高活性。

    然而，传统合成技术就像“慢炖”，依赖长时高温条件下多个热力学平衡态的逐步转化，工艺复杂、能耗高、精度低，成为铂族金属催化领域的技术瓶颈。

    天津大学与合作科研团队经过数年攻关，创新提出非平衡瞬态组装策略，相当于用“快炒”取代“慢炖”。团队研发的周期热脉冲技术，能实现毫秒级精准供能，驱动纳米晶在非平衡高能瞬态演变中完成核壳结构组装，同步实现铂壳原子层厚度的精准调控。

     合成机制上的底层创新，带来催化剂制造工艺的突破：传统工艺需要数小时跨设备的制备流程，如今可缩短至数分钟内完成；新技术实现三原子层的精准铂壳厚度，获得最优化的几何电子效应和催化活性的充分释放；合成时间的极致压缩与能量的精准汇聚，使单位质量催化剂合成所需能耗降低 90%。新技术合成催化剂在氢燃料电池中可实现 15.2 千瓦每克铂的额定功率，兼具优异的耐久性。

     论文通讯作者、天津大学教授胡文彬介绍：“瞬态组装策略为精细结构贵金属催化剂的精准高效制备提供了新思路，将有力促进能源与催化等产业的发展。”得益于在合成效率与精度、催化性能以及绿色低能耗等方面的显著优势，该技术有望应用于依赖高性能铂族催化剂的高端化工、环境催化、精细化学品和医药合成等重要领域。