北理工團隊在Small期刊發表超快合成單原子催化劑的綜述文章
發布日期：2025-04-21 供稿：材料學院 蔣帥 攝影：材料學院
編輯：牟雪嬌 審核：程興旺 閱讀次數：
4月16日，北京理工大學陳鵬萬教授課題組應邀在Small期刊發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”。該論文系統總結了超快合成單原子催化劑（SACs）技術及其在電催化領域的應用，并介紹了團隊近期開發的脈沖放電法在單原子催化劑制備與應用中的創新突破。北京理工大學的陳鵬萬教授、陳文星副教授、高鑫副教授、首都師范大學的陳鄭博副教授和蚌埠學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聚，傳統方法依賴復雜步驟與長時間熱解，難以實現單原子催化劑的高效率、低成本制備。
針對上述挑戰，團隊總結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）在短時間內實現金屬原子的精準錨定，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，還總結了超快合成單原子催化劑方法的優勢、電催化應用等（圖1）。
圖1 超快合成單原子催化劑策略餅狀圖
團隊詳細回顧了超快合成單原子催化劑的發展歷程（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隊自主開發的脈沖放電法可以在百微秒的時間內合成高分散、高穩定性的非對稱配位結構單原子催化劑，該脈沖放電法還可以很容易推廣到雙原子催化劑、負載型納米團簇催化劑的高效率、低成本合成。
圖2 超快合成單原子催化劑發展歷程
近年來，超快合成單原子催化劑方法發展十分迅速，為高效率、大規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制和特點，還探討了其在規模化生產中的潛力。未來，超快合成單原子催化劑技術有望應用于綠氫制備、燃料電池及碳資源轉化等領域，同時與可再生能源電力資源相結合，助力“雙碳”戰略目標實現。
全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202501917
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