中国粉体网讯 铂基催化剂在传统工业催化和新型燃料电池中都有不可替代的作用。商品化Pt/C催化剂虽然粒径小活性高，但在反应过程中由于其晶粒尺寸太小，易造成团聚现象进而失活。因此，开发高原子使用率、高稳定性的新型纳米铂基催化剂成为当前研究的热点。天津大学巩金龙教授研究团队以提高铂基催化剂的原子使用效率为目标，利用液相还原法和选择性刻蚀等方法，实现了对铂基催化剂的理性设计，所制备的催化剂不仅具有与商品化Pt/C媲美的高原子使用率，而且其特殊结构使得表面铂原子具有更好的活性，因此在电催化氧还原反应中表现出了优越性能。
在传统晶种生长法制备多组分无机纳米粒子的过程中，无机组分在晶种表面的选择性沉积长期以来都是研究的难点，并严重制约了新型复合纳米催化剂的开发。该研究团队博士生黄志琦等与美国马里兰大学、阿卜杜拉国王科技大学研究人员合作提出了一种高分子导向的无机组分选择性沉积的方法，该方法巧妙利用接枝于晶种表面的高分子的构象变换为无机纳米生长提供导向作用，不仅得到了具有新型共轴结构和土星环结构的多组分纳米粒子，而且普遍适用于合成多种金属、氧化物，对于未来复合纳米催化剂的理性设计具有重要的指导意义。基于具有共轴/土星环结构的金-铂多组分纳米粒子，作者进一步提出了一种合金蚀刻方法，可选择性的将金核蚀刻，首次制备了尺寸、壁厚均可精确调节的铂纳米管/环。壁厚为2纳米左右的超薄壁铂纳米管具有较好的原子利用率，在燃料电池氧还原反应中体现出极高的质量活性，是商品化Pt/C催化剂的3.6倍之多。相关研究成果分别发表在《Nature Commun.》和《J. Am. Chem. Soc.》（封面论文）。
通过晶种生长法制备核壳结构，前期晶种的合成极大增加了制作成本，限制了催化剂扩大化生产进程，因此优化核壳结构的制备途径还有很大改进空间。该课题组博士后张雷等人利用Au与Pt前驱体不同标准还原电位，通过降低体系反应动力学速率，控制Au和Pt分别在晶体生长不同阶段生成，实现简易一步法制备单晶多孔AuPt@Pt十二面体，并且Pt壳层可以通过调控引入Pt前驱体进行精确控制。所获得的Au-Pt双金属催化剂表现出了优越的单位质量活性和稳定性。这一研究成果作为封面文章发表于《Chem. Sci.》。并应邀在《Chem. Soc. Rev.》发表综述（2016, 45, 3916-3934）。
