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分钟级造出铂族催化剂:瞬态组装改写绿色氢能

分钟级造出铂族催化剂:瞬态组装改写绿色氢能

天津大学团队提出“瞬态组装”策略,用毫秒级周期热脉冲在数分钟内合成铂壳原子层精准调控的核壳催化剂,单位质量能耗降低 90%,燃料电池功率达 15.2 kW/g Pt。

铂族金属是支撑现代能源、化工、环境产业的关键催化材料。然而传统合成依赖长时高温下的多步热力学平衡,工艺周期长、能耗高、精度低。天津大学胡文彬团队在《科学》发表成果,提出非平衡的“瞬态组装”策略破局。

核心是用毫秒级周期热脉冲驱动纳米晶在非平衡高能瞬态中完成核壳结构组装,并同步精准调控铂壳的原子层厚度。传统需数小时跨设备的流程被压缩到数分钟,单位质量催化剂合成能耗降低 90%

铂壳核壳催化剂(核-壳界面应变) 非贵核 Pt 壳 壳(原子层) 界面应变

图1:核壳界面原子耦合诱导应变,精细调节铂的催化活性。

新技术实现三原子层铂壳,在氢燃料电池中获得 15.2 kW/g Pt 的额定功率,兼具优异耐久性。这为绿色氢能、高端化工、环境催化等依赖高性能铂族催化剂的领域提供了新路径。

瞬态组装:从小时到分钟 传统:数小时·高能耗 多步平衡 瞬态组装:数分钟·能耗-90% 毫秒热脉冲

图2:合成效率的跨越。

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