Pt-Fe双金属单原子在ZIFs中的稳定化机制及其异相催化应用研究

来自前沿领域的研究团队通过原位高分辨率电镜技术，揭示了Pt-Fe异质双原子在ZIF-8衍生氮掺杂碳载体中的高温演化规律，成功实现双原子催化剂的精准构建，为多金属位点催化剂设计提供原子级调控策略。

　　

双原子催化剂(DACs)因其金属协同效应展现出卓越的催化潜力，但高温热解过程中的形成机制与稳定性仍是未解之谜。本研究通过原位高分辨高角环形暗场扫描透射电镜(HR HAADF-STEM)实时追踪了锚定在ZIF-8衍生氮掺杂碳上的Pt-Fe异质双原子在900°C热解过程中的原子尺度演化。实验发现，经900°C热解后，Pt(acac)₂/Fe(acac)₃共封装ZIF（PF-ZIF）中形成了稳定的Pt-Fe异质配对结构，这主要归因于金属对与氮掺杂碳基质增强的电子耦合作用。相比之下，单独封装Fe(acac)₃的ZIF（F-ZIF）在500°C电子束照射下，铁原子会聚集成Fe₃C纳米颗粒(NPs)而非保持单原子(SA)状态。当增加前驱体浓度形成HPF-ZIF时，体系会经历从单原子到非晶纳米簇(NCs)的转变，最终形成晶态Pt掺杂α-Fe纳米颗粒，充分体现了Pt-Fe键合的强度与温度依赖的相变特征。该研究为双金属材料的设计提供了原子级合成策略与机理指导。