在现代催化科学领域，单原子催化剂（SACs）凭借其高效的原子利用率和优异的催化性能成为热门研究对象。然而，如何避免单个金属原子在高温下聚集，成为科学家们亟待解决的难题。湖南大学费慧龙教授、王双印教授研究团队通过超快加热技术，在单原子催化剂的合成领域取得了显著进展。这一成果为开发高性能催化剂提供了新思路，并为工业化应用打下了基础。
极端加热下的单原子催化剂的超快合成：湖南大学费慧龙教授、王双印教授团队
2022年，湖南大学费慧龙教授、王双印教授团队在《International Journal of Extreme Manufacturing》期刊上发表了题为《Ultrafast synthetic strategies under extreme heating conditions toward single-atom catalysts》的综述，系统总结了超快加热策略在单原子催化剂（SACs）合成中的应用。这些超快加热方法包括焦耳加热、微波加热和激光加热，研究重点探讨了如何通过极端加热条件实现单个金属原子的均匀分散，进而提升催化性能和稳定性。
本文深入解析了几种主要的超快加热合成方法。下图展示了这些方法如何利用高温在极短时间内实现单原子催化剂的合成，同时避免了金属原子聚集的问题。这些超快加热技术通过快速点火、高温瞬时处理和快速淬火，极大地提高了SACs的生产效率和催化性能。
图1 展示了焦耳加热在SACs合成中的应用。该方法通过电阻加热导电基底，快速升温并瞬时冷却，有效避免了金属原子的扩散和聚集，形成稳定的单原子分散。
图2 则展示了超快加热技术在SACs领域的研究进展时间线，特别是在过去五年中，焦耳加热和微波加热策略取得了显著突破。
焦耳加热作为一种高效且可控的合成技术，能通过快速加热和淬火过程，在保持材料结构的前提下提升催化性能。此方法在多种单原子催化剂的制备中表现出良好的适用性和扩展潜力。
超快加热策略为单原子催化剂的合成提供了一种高效、可控的方法，克服了传统方法中金属原子聚集和扩散的难题。未来的研究将着重于优化合成参数，进一步提升金属负载能力以及产量。此外，焦耳加热等超快加热技术不仅为SACs的合成提供了新路径，还将在其他新型材料的开发中展现更多应用潜力。
高通量全自动焦耳加热装置
助力材料创新
在SACs的超快合成过程中，焦耳加热技术展现了强大的应用潜力。中科精研推出的高通量全自动焦耳加热装置，正是专为这种超快加热需求设计的创新设备。该设备不仅具备快速加热和瞬时淬火功能，还能够实现材料的高效、均匀处理，大幅缩短实验时间，提升科研效率，是前沿材料研究的理想选择。
通过使用这一装置，研究者们可以更加轻松地合成单原子催化剂，推动新材料的研发和产业化进程。如需了解更多设备详情，欢迎访问我们的官方网站：
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论文地址：
Guanchao He, Minmin Yan, Haisheng Gong, Huilong Fei, Shuangyin Wang. Ultrafast synthetic strategies under extreme heating conditions toward single-atom catalysts. International Journal of Extreme Manufacturing, 2022, 4(3): 032003. https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac670b
