近日，鄭州大學物理學院材料物理研究所金剛石光電材料與器件團隊在原位揭示Pt基催化劑合成機制方面取得進展，相關成果以題為“Atomic Structure Evolution of Pt-Co Binary Catalysts: Single Metal Sites versus Intermetallic Nanocrystals”的論文發表在國際權威期刊《Advanced Materials》上。青年教師李星博士為論文第一作者，鄭州大學為第一作者單位。

PtCo合金納米顆粒（NPs）和Pt單原子（SA）催化劑由于其在氧還原反應（ORR）和其他重要電化學反應中展現出的優異催化性能而備受關注。但其在高溫熱處理過程中的合成機制仍不明確。該工作借助先進的原位電子顯微學技術，從原子尺度研究了Pt-Co催化劑體系在熱處理過程中的結構演變過程，綜合探究了Pt3Co及Pt-Co單原子催化劑的“合成-結構-ORR性能”間的關系。

該工作發現載體上Pt NPs的負載量決定其是發生合金化過程形成L12結構的Pt3Co NPs還是發生單原子化的過程形成Pt-Co單原子催化劑。載體中Co的存在形式會顯著影響所合成的PtCo合金顆粒的形貌及成分均勻性。此外，該工作發現Pt NP的單原子化的動態過程與載體性質密切相關，Pt NP的單原子化需要的溫度和時間依賴于其初始尺寸。雖然Pt3Co及Pt-Co單原子催化劑均體現出較好的ORR活性，但Pt3Co的穩定性更高。該工作所建立的合成-結構-性能間關系有望為具有優異電催化性能的Pt基催化劑的原子結構和組成設計提供實驗指導。

該工作得到國家自然科學基金及國家留學金委等項目的資助。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202106371