天津大学的研究人员近日公布了一项突破性进展，他们开发了一种名为“瞬态组装”的新策略，并辅以毫秒级周期热脉冲技术，成功实现了铂族金属核壳结构催化剂的快速合成和精确控制。这一创新为铂族催化剂的原子级精确制备开辟了新的途径。

铂族金属在现代能源、化工和环境产业中扮演着至关重要的催化剂角色。高效且精确地构建铂族金属与非贵金属形成的核壳结构，是平衡催化活性与降低贵金属使用量的关键技术。这种结构通过核壳界面的原子耦合，能够诱导精密的晶格应变和配体效应，从而激发铂族金属的极高催化活性。然而，现有的合成技术通常需要在高温下长时间进行，依赖于多个热力学平衡态的逐步转变，这一过程不仅工艺复杂、能耗高，而且精度有限，已成为铂族金属催化领域的瓶颈。

经过多年的深入研究，科研团队提出了非平衡瞬态组装策略，利用周期热脉冲技术实现毫秒级的精确能量供给。该技术能够驱动纳米晶体在非平衡高能瞬态过程中完成核壳结构的组装，同时精确控制铂壳的原子层厚度。这种在合成机制上的根本性创新，为催化剂的制造工艺带来了革命性的飞跃：

• 传统的合成流程通常需要数小时并在多个设备间进行，而新工艺可在数分钟内完成。
• 新技术能够实现三原子层厚度的精确铂壳，从而优化几何电子效应，充分释放催化活性。
• 通过大幅缩短合成时间并精准聚焦能量，单位质量催化剂的合成能耗降低了90%。

据了解，采用新技术合成的催化剂在氢燃料电池中的额定功率达到了每克铂15.2千瓦，并且表现出出色的耐久性。

该研究成果已由顶级学术期刊《科学》在线发表，论文标题为“精准调控铂壳金属间化合物燃料电池催化剂的瞬态组装”，文章链接为：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg2036