铂族金属是支撑现代能源、化工、环境等产业的关键催化材料。然而，我国铂族金属资源匮乏，每年85%以上需求依赖进口。这一瓶颈导致该类战略金属价格成本居高不下，亟需通过技术创新实现降本增效。高效精准地构建铂族与非贵金属核壳结构，是兼顾高催化活性与低贵金属用量的关键技术。该结构通过核壳界面原子耦合，诱导精细晶格应变和配体效应，激发铂族金属的超高催化活性。然而，传统合成技术依赖长时高温条件下多个热力学全局平衡态的步进式转化，工艺周期长、能耗高、精度低，成为铂族金属催化领域关切的热点与技术瓶颈。

针对这一挑战，胡文彬教授团队经过数年攻关，开创性地提出“瞬态组装”策略，实现铂族金属核壳催化剂的超快合成与精确调控，为铂族催化剂的原子级精准合成开辟了新路径。团队自主研发毫秒级周期热脉冲技术，实现催化剂合成的瞬时精准供能，驱动纳米晶在数秒非平衡高能瞬态演变中完成核壳结构组装，同步实现铂壳原子层的精确调控。合成机制上的底层创新，带来催化剂制造工艺的跨越式突破：传统工艺需要数小时跨设备的制备流程，可缩短至数分钟内完成；实现三原子层的精准铂壳厚度，获得最优化的几何电子效应和催化活性的充分释放；合成时间的极致压缩与能量的精准汇聚，实现单位质量催化剂合成所需能耗降低90%；完全避免高危高污染试剂的使用，实现低碳绿色制造。新技术合成催化剂在氢燃料电池中实现15.2千瓦每克铂的额定功率。

胡文彬教授表示：“该项工作不单是一种催化剂合成的新技术，更重要的是揭示了纳米材料区别于传统热平衡的连续瞬态演化新路径。进一步地，提出了一种材料合成方法学新范式，将材料合成的关注点从“热力学终态”转化为“动力学轨迹”，从而打开全新的材料设计空间。”得益于在合成效率与精度、催化性能以及绿色低能耗等方面的显著优势，该技术有望拓展应用于依赖高性能铂族催化剂的高端化工、环境催化、精细化学品和医药合成等重要领域。

相关研究以“Transient assembly of precision-tuned platinum-skin intermetallic catalysts for fuel cells”为题，发表于国际顶级学术期刊《科学》。天津大学胡文彬教授、吴忠教授，北京大学周继寒教授，香港城市大学刘彬教授为论文共同通讯作者，天津大学丁佳为论文第一作者。

论文信息：J. Ding, T. Zhang, W. Song, Z. Li, X. Wang, X. Yang, J. Feng, M. Wen, Y. Chen, Z. Wu, J. Zhou, B. Liu, W. Hu, Transient assembly of precision- tuned platinum- skin intermetallic catalysts for fuel cells, Science, 2026, 10.1126/science.aeg2036.

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg2036