近日，郑州大学物理学院材料物理研究所金刚石光电材料与器件团队在原位揭示Pt基催化剂合成机制方面取得进展，相关成果以题为“Atomic Structure Evolution of Pt-Co Binary Catalysts: Single Metal Sites versus Intermetallic Nanocrystals”的论文发表在国际权威期刊《Advanced Materials》上。青年教师李星博士为论文第一作者，郑州大学为第一作者单位。
PtCo合金纳米颗粒（NPs）和Pt单原子（SA）催化剂由于其在氧还原反应（ORR）和其他重要电化学反应中展现出的优异催化性能而备受关注。但其在高温热处理过程中的合成机制仍不明确。该工作借助先进的原位电子显微学技术，从原子尺度研究了Pt-Co催化剂体系在热处理过程中的结构演变过程，综合探究了Pt3Co及Pt-Co单原子催化剂的“合成-结构-ORR性能”间的关系。
该工作发现载体上Pt NPs的负载量决定其是发生合金化过程形成L12结构的Pt3Co NPs还是发生单原子化的过程形成Pt-Co单原子催化剂。载体中Co的存在形式会显著影响所合成的PtCo合金颗粒的形貌及成分均匀性。此外，该工作发现Pt NP的单原子化的动态过程与载体性质密切相关，Pt NP的单原子化需要的温度和时间依赖于其初始尺寸。虽然Pt3Co及Pt-Co单原子催化剂均体现出较好的ORR活性，但Pt3Co的稳定性更高。该工作所建立的合成-结构-性能间关系有望为具有优异电催化性能的Pt基催化剂的原子结构和组成设计提供实验指导。
该工作得到国家自然科学基金及国家留学金委等项目的资助。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202106371