导语
面对铂基析氢催化剂在工业化应用中面临的高成本、合成复杂及稳定性差等挑战，中国地质大学（北京）崔晓亚与上海高等研究院曾建荣团队在《Chinese Chemical Letters》上发表突破性研究成果。研究采用高温液相冲击法（HTLS），在秒级时间内成功合成出平均粒径2.71 nm的PtNi纳米催化剂，其在酸性电解液中仅需19 mV过电位即可达到10 mA/cm²电流密度，并在1000 mA/cm²高电流密度下过电位低至203 mV，稳定性超过100小时。该工作为高效、可规模化制备铂基催化剂提供了全新解决方案。
研究亮点
超快合成：HTLS技术实现秒级高温（770 K）与快速冷却，精准调控纳米颗粒尺寸与晶格应变
性能卓越：析氢过电位低至19 mV@10 mA/cm²，1000 mA/cm²下仅需203 mV，远超商业Pt/C
工业潜力：方法具备可扩展性，单位质量活性达2.44 A/mgPt，为商业化制备奠定基础
机制明晰：晶格应变与电子结构协同优化氢吸附能，提升反应动力学
图文解析
图1 展示了HTLS合成路径，通过焦耳加热实现瞬时高温（~10³ K/min升温）与快速冷却，有效抑制颗粒粗化，形成均匀PtNi纳米颗粒。
图2 的TEM与HRTEM表征证实催化剂具有2.71 nm的平均粒径和清晰的晶格条纹，几何相位分析揭示了压缩应变分布，EDS显示Pt与Ni元素均匀分布。
图3 的XRD与XPS分析表明形成了PtNi合金结构，Pt 4f结合能位移证实了Pt与Ni间的电子相互作用。
图4 的XAFS谱图进一步揭示了Pt–Ni配位路径与合金电子结构特征。
图5 的电化学测试显示，PtNi/C在酸性环境中具有低过电位、小Tafel斜率（34.2 mV/dec）及低电荷转移电阻（1.6 Ω），且稳定性显著。
图6 展示了HTLS的连续流工艺设计，凸显其规模化制备潜力。
技术支撑
本研究的关键技术优势在于：
瞬时高温系统：焦耳加热反应器实现秒级升温至770 K与快速冷却，保障纳米颗粒均匀成核
液相环境设计：前驱体与还原剂在溶剂中均匀混合，避免颗粒团聚
应变调控能力：通过HTLS引入晶格应变，优化催化剂电子结构
可扩展工艺：反应器支持连续流操作，满足工业化生产需求
该策略与纳米材料合成、电催化及绿色化工领域技术平台高度契合。
总结展望
本研究通过高温液相冲击法成功实现了高性能PtNi析氢催化剂的秒级可控制备，其卓越的活性与稳定性源于精细的纳米结构与应变工程。该工作不仅为铂基催化剂的工业级制备提供了新范式，也彰显了超快合成技术在能源材料领域的应用潜力。未来，该方法有望拓展至其他多元合金体系，推动电解水制氢技术的产业化进程。
文献信息
Scalable and rapid liquid synthesis of PtNi electrocatalyst for hydrogen evolution reaction
Chinese Chemical Letters, 2025, 112022
DOI: 10.1016/j.cclet.2025.112022
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