传统的方法是将铂分散于高比表面积的载体上,但通常只能得到尺寸在1-10纳米范围内的纳米粒子。研究催化剂中纳米粒子的尺寸效应也多集中在该尺度范围内。近几年随着先进表征技术(如STEM-HAADF, XAFS)和理论计算方法的发展,极大推动了纳米催化科学的认识,一些亚纳米尺度的催化剂已经被证明具有显著不同于纳米尺度催化剂的性能。金属分散能够达到的极限是单原子分散。但在该工作之前,还没有出现真正具有实用意义的单原子催化剂。这主要是因为单原子具有很高的表面能,在反应条件下极容易与别的原子发生聚集长大。

  大连化物所张涛研究员带领的课题组利用氧化铁和铂之间的强相互作用,采用简单的共沉淀法,通过精确调控沉淀条件以及控制铂的含量,获得了首个高活性并能在反应条件下稳定存在的单原子铂催化剂。通过与该所千人计划入选者刘景月教授(University of Missouri-St Louis, USA)、清华大学李隽教授、美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)Lawrence F. Allard博士, 以及上海同步辐射和北京同步辐射中心合作,证实了在该催化剂上所有的铂都呈单原子分散状态,无任何亚纳米或纳米聚集体存在。理论计算进一步揭示了铂单原子催化剂的结构和具有高催化活性的原因。