第一作者：杜伟
通讯作者：陈嵘 教授
通讯单位：武汉纺织大学
论文DOI:
10.1016/j.ccr.2025.216473
近年来，铂族金属基金属间化合物作为一类快速发展的材料在电催化领域崭露头角。其有序的原子排列、明确的键合环境和特定的电子构型不仅确保了PGMs基IMCs出色的催化活性和高稳定性，还使其成为解析结构-活性关系的理想模型催化剂。本综述中全面总结并分类了铂族金属基金属间化合物的合成方法，并深入探讨了各方法的技术特征与关键影响因素。文章还总结了铂族金属基金属间化合物在电催化中的应用，并重点讨论了其在析氢、氧还原和燃料氧化等关键反应中的表现，并深入讨论了电催化性能提升的潜在机制。本论文为开发高效稳定的电催化剂提供了理论指导，深化了对金属间化合物的理解，为相关领域的研究提供了重要的理论支撑。
铂族金属（包括钌、铑、钯、锇、铱和铂）因其独特的d电子轨道结构和优异的催化性能，在析氢反应、氧还原反应以及燃料氧化反应等关键电催化过程中展现出不可替代的作用。然而，其高昂的成本和极低的地壳丰度严重制约了其大规模商业化应用。为应对这一挑战，合金化策略应运而生，其中金属间化合物因其高度有序的原子排列、可调控的电子结构以及优异的化学稳定性，成为近年来催化领域的研究热点。
1. 详细总结了铂族金属基金属间化合物的合成方法，并依据具体合成方案的特点，将其系统划分为热退火法和湿化学法两大类及其细分分支。通过深入剖析各方法的经典案例，全面探讨了其技术特征与关键影响因素，为金属间化合物的可控合成提供了重要的理论指导。
2. 系统总结了铂族金属基金属间化合物在电催化领域的应用进展，重点聚焦其在析氢反应（HER）、氧还原反应（ORR）和燃料氧化反应（FOR）等关键电催化反应中的表现。通过系统梳理不同金属间化合物的具体电催化活性数据，为电催化剂的快速筛选和性能评估提供了重要参考依据。
3. 从形貌/尺寸调控、晶相工程、金属掺杂、壳层构建、有序度调控等多个维度，深入探讨了改性策略对电催化性能的影响机制，为开发高性能电催化剂提供了新思路，同时深化了对金属间化合物构效关系的理解。
1. 目前，科研工作者已探索出多种铂族金属基金属间化合物的合成方案，并通过调控实验参数实现了对产物的形貌尺寸、有序度及物相组成等物化性质的精确控制。然而，高温工艺和表面活性剂的使用显著增加了合成过程的复杂性和成本。此外，现有合成系统主要局限于毫克级产量，难以满足工业化生产的需求。因此，开发低成本、高效率的大规模合成系统，并评估其工业化生产的可行性，是当前亟待解决的关键问题。
2. 尽管通过多种合成策略合成了大量PGMs基IMCs，但其形成机制仍不明确。未来应结合原位技术的快速发展，深入研究其形成机制。目前研究主要集中在铂（Pt）和钯（Pd）等常见PGMs上，而对其他稀有PGMs（如Rh、Ir、Ru、Os）基IMCs的研究较少。理论上，这些稀有PGMs可以形成多种IMCs，未来应扩大研究范围，探索更多高效催化剂。
3. PGMs基IMCs的有序原子排列和精确的电子/晶格结构在特定电化学能量转换反应中表现出卓越的效能和稳定性，优于随机合金催化剂和基准催化剂。通过调整形态/尺寸、有序度、金属掺入和构建PGM壳层等策略，可以进一步提升性能。通过调整形态/尺寸、有序度、金属掺入和构建PGM壳层等策略，可以进一步提升性能。
4. 大多数PGM基IMCs仍处于实验室阶段，大规模应用面临挑战。需要设计更现实的实验条件并扩大反应规模。大多数报道的催化剂在严苛的电化学条件下稳定性不足，无法满足工业应用的要求。例如，CO
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RR催化剂需要保持数千小时的稳定性，但目前大多数仅能稳定数百小时。
https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.216473
陈嵘教授课题组
为武汉纺织大学徐卫林院士团队的主要课题组之一，主要致力于纤维复合材料的表界面调控和功能化研究。课题组负责人陈嵘教授系省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室二级教授、博士生导师。湖北省“楚天学者计划”楚天学者特聘教授、享受国务院政府特殊津贴专家、湖北省新世纪高层次人才工程第一层次人选、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者、湖北省有突出贡献的中青年专家、湖北省杰出青年基金获得者、全国石油和化工教育“教学名师”。2007-2021年武汉工程大学任教，先后担任化工与制药学院副院长、湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室主任、化学与环境工程学院院长、化工新材料研究院执行院长、国家级环境与化工清洁生产实验教学中心主任。2022年全职引进到武汉纺织大学国家重点实验室工作。主要研究方向为微纳米结构无机功能材料的精准合成及其在环境催化与吸附、纺织以及生物医药领域的应用。
作为负责人先后主持国家自然科学基金6项、教育部新世纪优秀人才支持计划、湖北省创新群体、湖北省杰出青年基金、武汉市科技局科技攻关和应用基础前沿项目、湖北省和武汉市国际合作项目等20多项科研项目。在
Nat. Commun
., J. Am Chem. Soc.
,
Angew. Chem. Int. Ed.
,
ACS Catal.
,
Appl. Catal. B: Environ.
等国际著名学术期刊以及国内重要学术刊物上发表SCI检索论文150多篇，收录论文被引用次数达12000多次，H指数51，ESI高被引论文12篇。获国家授权发明专利31件，以第一完成人获省部级科研、教学奖励10余项。培养研究生多人在国内知名高校任教或在国有大中型企业以及世界五百强企业任职。
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