北理工團(tuán)隊在Small期刊發(fā)表超快合成單原子催化劑的綜述文章
發(fā)布日期：2025-04-21 供稿：材料學(xué)院 蔣帥 攝影：材料學(xué)院
編輯：牟雪嬌 審核：程興旺 閱讀次數(shù)：
4月16日,，北京理工大學(xué)陳鵬萬教授課題組應(yīng)邀在Small期刊發(fā)表超快合成單原子催化劑的綜述文章，論文題目是“Ultrafast Synthesis of Single-Atom Catalysts for Electrocatalytic Applications”,。該論文系統(tǒng)總結(jié)了超快合成單原子催化劑（SACs）技術(shù)及其在電催化領(lǐng)域的應(yīng)用,，并介紹了團(tuán)隊近期開發(fā)的脈沖放電法在單原子催化劑制備與應(yīng)用中的創(chuàng)新突破,。北京理工大學(xué)的陳鵬萬教授、陳文星副教授,、高鑫副教授,、首都師范大學(xué)的陳鄭博副教授和蚌埠學(xué)院的高燕老師為論文共同通訊作者，碩士生周博然和博士生劉開源為共同第一作者,。
單原子催化劑因極高的原子利用率與均一活性位點,，成為能源催化領(lǐng)域的核心研究方向之一。然而,，金屬原子在制備過程中易因高表面能遷移團(tuán)聚,，傳統(tǒng)方法依賴復(fù)雜步驟與長時間熱解，難以實現(xiàn)單原子催化劑的高效率,、低成本制備,。
針對上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊總結(jié)了近年來的超快合成單原子催化劑策略,，利用瞬時高能量沖擊（如焦耳加熱,、微波輻射、脈沖放電等）在短時間內(nèi)實現(xiàn)金屬原子的精準(zhǔn)錨定,，同時避免基底材料熱損傷,，為SACs的高效合成開辟新路徑。此外,，還總結(jié)了超快合成單原子催化劑方法的優(yōu)勢,、電催化應(yīng)用等（圖1）。
圖1 超快合成單原子催化劑策略餅狀圖
團(tuán)隊詳細(xì)回顧了超快合成單原子催化劑的發(fā)展歷程（圖2）,，從微波法,、焦耳熱法快速合成單原子催化劑，到最近陳鵬萬教授團(tuán)隊自主開發(fā)的脈沖放電法可以在百微秒的時間內(nèi)合成高分散,、高穩(wěn)定性的非對稱配位結(jié)構(gòu)單原子催化劑,，該脈沖放電法還可以很容易推廣到雙原子催化劑、負(fù)載型納米團(tuán)簇催化劑的高效率,、低成本合成,。
圖2 超快合成單原子催化劑發(fā)展歷程
近年來，超快合成單原子催化劑方法發(fā)展十分迅速,，為高效率,、大規(guī)模制備單原子催化劑提供了新的解決方案。本綜述不僅系統(tǒng)分析了焦耳熱法,、微波法,、脈沖放電法等超快合成單原子催化劑策略的機(jī)制和特點，還探討了其在規(guī)模化生產(chǎn)中的潛力,。未來,，超快合成單原子催化劑技術(shù)有望應(yīng)用于綠氫制備、燃料電池及碳資源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域,，同時與可再生能源電力資源相結(jié)合,，助力“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)。
全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202501917
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