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活字印刷术是中国古代四大发明之一，通过将可出动的木质字模陈设组合，终了多样笔墨和册本的印刷。

以活字印刷法为灵感，海南大学说明团队提倡了一种制备贵金属单原子催化剂的普适性策略，并发扬出优异的氢氧化和氢析出反映活性[1]。

具体来说，洽商东说念主员以精准合成的多种贵金属单原子先行者体动作“活字”的模板，包括钯（Pd）、铂（Pt）、铑（Rh）、铱（Ir）、钌（Ru）等，将多孔碳载体动作“纸张”。

通过高温焙烧，告捷把先行者体中的贵金属单原子“点对点”地印刷到碳载体上，最终合成贵金属单原子催化剂（SA-PM/CNs）。

图丨“活字印刷术”策略合成多金属活性中心单原子催化剂（开端：海南大学）

这种通用的催化剂合成策略有用地幸免了制备历程中贵金属原子的团员征象，并大致确保贵金属原子的高度散播性。该合成策略具有普适性、可拓展性以及范围化制备的智力，展现出了遍及的产业化后劲。

审稿东说念主对该洽商评价称，普适性策略不仅大致制备贵金属单原子催化剂，还能拓展到非贵金属催化剂，在氧复原反映、析氧反映以及氢燃料电板等不同的电催化体系均具有应用后劲。

图丨田新龙（开端：团队）

指出，合成的多种单原子催化剂大致应用于光电催化、金属-空气电板、氢燃料电板等规模。现在，该催化剂在现实室大致终了公斤级合成，且性能均一性较好。

该智力不仅为合成单原子提供新主义，还为联想合成新式多活性中心和多功能单原子催化剂开辟了新说念路。“这种具有普适性的合成策略，为洽商单原子催化剂提供了高效、可控的制备智力，也为合成其他种类单原子催化剂提供鉴戒。”他说。

发展氢能产业是寰球动力技艺变革的紧迫主义

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追求清洁、可再生的动力及高效的动力愚弄与漂浮，是寰球经济和社会可抓续发展的要紧需求。氢的动力属性是清洁高效、可再生的二次动力，在动力的转型和存储、交通等规模具有紧迫的应用出路。

据国外氢能委员会意象，“2050 年氢能在环球动力中的比重达到 18%，氢能产业链将创造 3000 万个职责岗亭，创造 2.5 万亿好意思元产值，减少 60 亿吨二氧化碳排放[2]。”

跟着寰球列国将动力朝着愈加清洁、低碳和智能的主义激动，发展和加强氢能产业拓荒已成为现时环球动力技艺变革的紧迫主义之一。这不仅是终了中国“双碳”方针的具体旅途，亦然拓荒制造强国、搭建新式动力体系、拓荒当代化产业体系的紧迫举措。

2023 年，中国产氢量防碍 4000 万吨，位居寰球第一。然则，这些氢气基原本自化石动力制氢和工业副产氢。其中，愚弄可再活泼力电解水制取的绿氢占比不到 1%；另一方面，中国还存在较大的弃风和弃光等问题。

图丨氢能应用场景默示图（开端：该团队）

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若何以绿氢为序论消纳富饶可再活泼力，是科学家们要点探索的主义之一。在高效的氢电能量漂浮历程中，催化剂施展着举足轻重的作用。

然则，在骨子开动条目下，催化剂濒临着强酸、强碱的腐蚀性环境，以及高电压、大电流的操作环境，极易酿成催化剂腐蚀失稳，镌汰沉稳性和氢能器件寿命的缩减。

终了多种贵金属单原子的可控合成

现时，发展低资本、高性能和龟龄命的氢电催化材料及器件，亦然氢能产业发展濒临的挑战之一。

为处置该问题，团队一直围绕着低铂贵金属催化剂开展洽商，并取得了一系列改革性的洽商效果，包括高沉稳性的一维中空纳米笼结构催化剂、核壳结构、纳米团簇催化剂等[3-7]。

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最近，单原子催化剂在诸多催化反映中，发扬出优异的催化活性和应用后劲，这主要归因于其原子愚弄率高、活性位点明确且均一、专有的电子结构等本征上风。

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其中，贵金属单原子催化剂不错极限地镌汰贵金属的使用量，而保抓其高活性和沉稳性，刚巧相宜该课题组低铂催化剂的洽商主义。

图丨五种 SA-PM/CNs（PM = Pd、Pt、Rh、Ir 和 Ru）的合成（开端：Carbon Energy）

在制备历程中，贵金属原子容易发生团员形成颗粒，因此，若何有用地确保贵金属单原子的散播性是一浩劫题。

同期，贵金属不同元素之间性质各别较大，用单一智力难以终了不同种类的贵金属单原子催化剂的可控合成，极地面放弃了单原子催化剂的洽商和应用。

该课题组发现，愚弄氮化碳（C3N4）载体大致在阻断金属原子集聚方面达到较为理思的效果。而且，还不错提供氮源来固定金属原子，从而终了贵金属单原子催化剂的可限度备。

洽商东说念主员说明了 SA-Pd/CN、SA-Pt/CN 和 SA-Ru/CN 在氢析出反映中展现出和买卖催化剂至极的催化活性和秉承性。

图丨 SA-PM/CNs 的款式学特征（开端：Carbon Energy）

此外，在印刷载体的秉承方面，诚然最终得到的皆是由多孔碳载体认确凿贵金属单原子，但不同碳源对贵金属单原子的负载量具有较大的影响。

显露：“咱们通过屡次尝试，秉承了氮含量高、在高温下容易形成较多残障位点的碳源聚多巴胺，为贵金属单原子提供了更多的锚定位点。”

总的来说，洽商东说念主员通过积极地寻找多样原子级散播金属的材料载体，同期收敛地优化制备工艺，开发出贵金属单原子催化剂的普适性制备策略。

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图丨相关论文（开端：Carbon Energy）

最终，相关论文以《一种用于氢反映的贵金属单原子催化剂通用制备智力》（）为题发表在 Carbon Energy 上[1]。

海南大学助理洽商员为论文第一作家，海南大学副说明、说明和说明为论文共同通信作家。

现时，多金属单原子催化剂照旧展示出比单一金属单原子催化剂更好的性能。然则，具有多金属活性中心的催化剂的合成是挑战之一。基于此，他们下一步的洽商缠绵是将探索更高性能的多元单原子催化剂，以终了二元或多元单原子催化剂的精准合成。

“通过开展骨子氢能器件水平的测试，来考据咱们催化剂的实用性，并将终端反馈于催化剂联想，从而进一步优化合成和量产智力。”说说念。

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勇猛于于将催化剂放大制备和公斤级测试

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现在，担任海南大学海洋科学与工程学院副院长、说明、博士生导师。该课题组的洽商主义聚焦在海洋动力与资源开发规模，包括海水制氢、海水电板、海水提铀/锂和海洋动力装备等。

基于一系列优秀的科研效果，他成为《麻省理工科技挑剔》“35 岁以下科技改革 35 东说念主” 2023 年亚太区入选者之一，还入选国度后生拔尖东说念主才；他认确凿海洋清洁动力改革团队也得到了 2023 年度“海南后生五四奖章集体”。

图丨团队合影（开端：该团队）

在课题组之前的洽商中，曾以腐蚀指点策略为基础，研发出一种低铂合金催化剂配位和应力效应协同调控新智力。一维串状纳米笼低铂催化剂具有优异的电催化性能，通过该催化剂终领悟氢燃料电板的输出功率和使用寿命的大幅度擢升。

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此外，团队还开发了一种基于超薄铂层的铂基核壳结构催化剂新体系，揭示核壳结构催化剂沉稳性调控机制。而且，凭据平直电解海水制氢以及海水电解槽的骨子测试，对该催化剂的沉稳性进行考据。

图丨多种新式高性能催化剂体系（开端：该团队）

合计，在洽商主义的秉承上，应聚焦存在的关键科知识题和技艺艰苦，又能工作当地的经济发展和需求，终了“特点取胜”。

因此，他们也在开展平直电解海水制氢技艺。跟着“双碳”方针的相近和落实，巨量的淡水纯化和电力需求将会给诸多地区带来严重的社会和环境压力。

通过耦合海洋可再活泼力和平直电解海水制氢技艺，将是一项相比理思的范围化绿氢制取路线。“通过平直电解海水制氢技艺，将蓝色动力漂浮为沉稳的氢能供应系统，工作于中国海洋强国政策，将是咱们异日的高亢和发展方针。”说。

除了基础洽商，将技艺向产业化落地亦然勇猛于于推动的方针。据悉，该课题组与国度动力集团共成立了海洋清洁动力洽商院，主要洽商内容之一，是将具有应用出路的催化剂放大制备，终了中试和公斤级测试。

图丨团队成员与国电投（陵水）聪慧动力有限公司进行氢能技艺换取（开端：该团队）

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此外，他们还和国度电投集团（陵水）聪慧动力有限公司共同开展新式水解制氢高效膜电极组件的研发过火基础洽商，将进行波动性光伏和风电制氢，储氢和氢能车辆开动示范系统。

显露：“咱们确信，跟着中国‘双碳’方针的相近和政策的落实，氢能产业必将得到较大的发展。”

参考府上：

1. Li, R., Wu, D., Rao, P., Deng, P.*, Li, J., Luo, J., Huang W., Chen, Q., Kang, Z.*, Shen Y., Tian, X.*, General approach for atomically dispersed precious metal catalysts toward hydrogen reaction. Carbon Energy 2023, 5, e294. https://doi.org/10.1002/cey2.294

2.https://hydrogencouncil.com/en/hydrogen-scaling-up-new-roadmap-launches-at-cop-23/

3. Tian, X.#, Zhao, X.#, Su, Y.#, Wang, L., Wang, H., Dang, D., Liu, H., Hensen, W., Lou, D.*, Xia, B.*, Engineering bunched Pt-Ni alloy nanocages for efficient oxygen reduction in practical fuel cells. Science 2019, 366, 850. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaw7493

4. Rao, P., Deng, Y., Fan, W., Luo, J., Deng, P., Li, J., Shen, Y., Tian, X.*, Movable type printing method to synthesize high-entropy single-atom catalysts, Nature Communications 2022, 13, 5071.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-32850-8

5. Xu, Y., Wu, D., Zhang, Q., Rao, P., Deng, P.*, Tang, M.; Li, J., Hua, Y., Wang, C., Zhong, S., Jia, C., Liu, Z., Shen, Y., Gu, L.*, Tian, X.*,Liu, Q*. Regulating Au coverage for the direct oxidation of methane to methanol. Nature Communications 2024, 15, 564.

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https://www.nature.com/articles/s41467-024-44839-6

6. Song, Y., Zheng, X., Yang, Y., Liu, Y.*, Li, J., Wu, D., Liu, W., Shen, Y., Tian, X. *. Heterojunction Engineering of Multinary Metal Sulfide-Based Photocatalysts for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution. Advanced Materials 2023, 2305835.

https://doi.org/10.1002/adma.202305835

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7. Tian, X., Lu, X. F., Xia, B.*, Lou, X.*, Advanced Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction in Energy Conversion Technologies. Joule 2020, 4, 45-68.

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.12.014

8. Zheng, X., Song, Y., Liu, Y.*, Yang, Y., Wu, D., Yang, Y., Feng, S., Li, J., Liu, W., Shen, Y., Tian, X.*, ZnIn2S4-based photocatalysts for photocatalytic hydrogen evolution via water splitting, Coordination Chemistry Reviews, 2023, 475, 214898. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214898

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