铂族催化剂作为现代能源、化工及环境领域的核心材料，其制备技术一直面临效率与精度的双重挑战。天津大学材料科学与工程学院胡文彬教授团队近日取得突破性进展，通过创新“瞬态组装”策略与毫秒级热脉冲技术，成功实现铂族金属核壳结构催化剂的极速合成与原子级精准调控，相关研究成果已发表于国际权威学术期刊《科学》。
传统制备工艺依赖长时间高温条件下的多步热力学平衡转化，不仅耗时数小时、能耗巨大，且难以精准控制铂壳厚度，成为制约催化剂性能提升的关键瓶颈。研究团队另辟蹊径，提出非平衡态下的“瞬态组装”机制，利用周期性热脉冲在毫秒级时间内为纳米晶提供精准能量输入，驱动其在高能瞬态中完成核壳结构自组装，同时实现对铂壳原子层厚度的纳米级调控。
这一底层创新带来制备工艺的革命性变革。新工艺将传统跨设备、多步骤的数小时流程压缩至数分钟内完成，单位质量催化剂合成能耗降低90%。实验数据显示，采用该技术制备的催化剂在氢燃料电池应用中展现出15.2千瓦/克铂的超高额定功率密度，且耐久性显著优于传统产品，为氢能产业商业化提供了关键材料支撑。
据团队介绍，该技术的核心优势在于突破了热力学平衡限制，通过能量时空精准调控实现结构动态演化。这种“非平衡制造”理念不仅适用于铂族催化剂，还可推广至其他贵金属体系，为高端化工、环境治理、精细化学品合成等领域提供高性能催化材料解决方案。目前，研究团队正与产业界合作推进技术转化，预计将率先在氢燃料电池、绿色化工等领域实现应用。
