我国实现铂族催化剂分钟级制备，绿色氢能获新突破

背景

铂族催化剂（包括铂、钯、铑等贵金属催化剂）是现代能源、化工、环境等产业的核心关键材料。在绿色氢能领域，电解水制氢、燃料电池等关键技术均依赖高效的铂族催化剂来降低反应过电位、提高能量转换效率。然而，传统铂族催化剂的制备通常需要数小时甚至更长时间的高温还原、溶剂热等复杂步骤，且难以实现核壳结构等精准构型的快速调控。这种耗时长、能耗高的制备方式严重制约了高性能催化剂的规模化生产和应用推广。因此，开发能够实现铂族催化剂超快、可控合成的新技术，具有重要的科学意义和产业价值。

核心内容

2026年7月10日，我国天津大学胡文彬教授团队在国际学术期刊《科学》（Science）上发表研究成果，提出一种名为「瞬态组装」（transient assembly）的创新策略，并基于此研发出毫秒级周期热脉冲技术（millisecond-period thermal pulse technique）。该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，将传统需数小时的制备过程缩短至分钟级。

具体而言，团队利用毫秒级周期性的瞬时高温脉冲（如焦耳加热）在载体上快速驱动铂族金属前驱体的还原与有序组装。通过精确控制热脉冲的持续时间、温度及周期数，能够在极短时间内（分钟量级）完成金属原子的扩散和核壳构型的形成，避免了长时间反应导致的颗粒团聚和结构失控。实验验证了该策略对铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）等多种铂族金属核壳催化剂的普适性，所得催化剂在电解水析氢、析氧及燃料电池氧还原等反应中表现出显著提升的活性和稳定性。

关键要点

• 技术名称：瞬态组装策略（transient assembly）及毫秒级周期热脉冲技术。
• 核心突破：将铂族金属核壳催化剂的制备时间从传统数小时缩短至分钟级，实现超快合成。
• 精准调控：通过毫秒级热脉冲参数（温度、时长、周期数）精确控制核壳结构的金属组成、壳层厚度及表面原子排布。
• 普适性验证：该技术适用于铂、钯、钌等多种铂族金属，且在电催化（如电解水制氢、燃料电池）中表现出高性能。
• 发表平台：成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science），获得同行高度认可。

意义与影响

此项突破为铂族催化剂的快速、可控制备开辟了新路径。从科学研究角度看，「瞬态组装」策略突破了传统热力学主导的慢速生长模式，为纳米尺度下金属结构的动力学控制提供了全新范本。从技术应用角度看，分钟级制备能力大幅降低催化剂的生产时间和能耗成本，有望推动质子交换膜燃料电池（PEMFC）、电解水制氢装置等绿色氢能核心设备的规模化落地。此外，该技术的普适性使其不仅限于铂族催化剂，未来可能拓展至其他贵金属或过渡金属催化剂体系，对化工、环保（如汽车尾气净化催化剂）等依赖高端催化剂的产业产生深远影响。整体而言，这项成果标志着我国在关键催化剂制造领域从“慢工出细活”向“快速精准制造”迈出了重要一步。