在国家自然科学基金项目（批准号: 92477203）等资助下，天津大学胡文彬、吴忠，北京大学周继寒等利用周期能量输入引导高能瞬态结构沿预定路径连续演化，调控催化剂表界面结构，实现了合成效率与精度、催化性能以及绿色低能耗等方面的大幅提升，相关研究成果以“精准调控铂壳金属间化合物燃料电池催化剂的瞬态组装（Transient assembly of precision-tuned platinum-skin intermetallic catalysts for fuel cells）”为题，于2026年7月9日发表于《科学》（Science）杂志上，论文链接https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg2036

　　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，成为制约催化剂效能与应用的核心技术“卡口”。

　　针对这一难题，团队提出“瞬态组装”策略，实现了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。通过自主研发的毫秒级周期热脉冲技术，实现了瞬时精准供能，驱动纳米晶在数秒的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（图a）。三维原子重构结果显示，PtFe内核诱导了与配位数相关的Pt皮层压缩应变（图b）；应变与配体效应协同优化了氧中间体吸附，使大量配位数为7至9的表面Pt原子转化为高活性ORR位点。

　　该合成方法还可实现原子层级的Pt皮层调控及组分拓展。其中，三层Pt皮的Pt₃L@PtFe-i催化剂同时展现出高半波电位、高质量活性和优异的耐久性；在低Pt载量膜电极中，其H₂/O₂和H₂/空气燃料电池性能均明显优于商业Pt/C，并超过了美国能源部设定的多项性能目标。该项工作提出的瞬态组装策略兼具合成速度快、流程短、Pt皮层原子级可控以及多组元普适性好等优势，为构筑传统热力学路线难以获得的复杂核壳结构、金属间化合物及高熵纳米材料提供了新思路。

图 (a)非平衡瞬态组装机制，(b)界面三维原子重构技术表征催化剂表界面结构