高温热冲击可提高单原子催化剂的稳定性

催化剂实质上是提高化学反应速率的助推器，仅在石油精炼，煤炭和天然气转化以及氨生产等领域广泛使用。催化剂还推动了新兴的电池和燃料电池技术的发展，该技术通常(热或电)耗能大，因此需要催化以降低反应温度，压力或电化学超电势。

单原子催化剂最大程度地提高了每个原子的金属利用率，并提供了卓越的性能，代表了催化的前沿领域。然而，当在低温下(例如，小于1000K)合成时，单个原子通常是不稳定的，并且作为最小化表面能的手段，倾向于重新聚集成纳米颗粒。为此，马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的研究小组开发了一种高温冲击波催化方法-达到3000K，该温度是太阳温度的一半-旨在“锚定“ 单原子到基底上，将提供优异的热稳定性。

由MSE教授胡良兵教授领导的研究小组于8月12日在《自然纳米技术》中发表了他们的研究。学生和胡博士研究团队的成员，是论文的主要作者。

姚说：“我们的方法是使用周期性的开-关加热来实现的，该加热具有短​​的开态(约1500K持续55 ms)和长10倍的关态(室温)。” “高温通过形成牢固的金属缺陷键为原子分散提供了活化能，而断态则关键地确保了整体稳定性。”

利用焦耳加热达到高温标记，研究小组使用原位扫描透射电子显微镜(STEM)确认了合成。该技术可用于催化反应，例如甲烷转化，该反应可将天然气转化为有用的化学物质，例如乙烯，乙烷和苯。

胡说：“所报道的冲击波方法简便，超快且通用，为传统上具有挑战性的单原子制造开辟了一条一般路线。”