眾所周知，貴金屬催化劑具有優異的催化性能，但是其高昂的價格，使得工業界的同志們對之望而卻步，極大地阻礙了貴金屬催化劑的實際應用。解決這個問題比較好的一個辦法就是：在保證催化活性和穩定性的同時，降低貴金屬的負載量，譬如將活性貴金屬包裹在一些廉價材料表面。但是，這個辦法存在一個問題，即：在反應過程中容易形成合金然后失去活性。
有鑒于此，Hunt等人開發了一種在過渡金屬碳化物納米顆粒表面進行單層Pt或者PtRu自組裝的核殼結構電催化劑。
圖1. 制備方法和表征
研究人員首先將貴金屬鹽和過渡金屬氧化物包裹在SiO2模板之內，然后進行碳化處理，最后除掉SiO2模板。
該方法提供了一種構建核殼結構的新策略，可以對納米顆粒的尺寸、單層Pt負載量以及異質金屬的組分進行控制。這種碳負載的Pt@Ti0.1W0.9C和PtRu@Ti0.1W0.9C催化劑具有超強的抗燒結和抗CO毒化性能，在電催化氧化甲醇10000次循環試驗中，該催化劑比商業催化劑比表面活性提高了一個數量級。另外，研究人員還探索了將這種制備方法擴展到Au、PtAu、PtIr、PtRh等其他貴金屬催化劑體系的情況。
總之，這種核殼結構材料為貴金屬催化劑降低金屬負載量、增強催化活性以及提高穩定性提供了新的借鑒思路。
圖2. 核殼結構的確認
圖3. 電催化活性
圖4. 方法普適性探索（不同比例的單層PtAu、PtIr、PtRu、Au）
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Sean T. Hunt, Yuriy Román-Leshkov et al. Self-assembly of noble metal monolayers on transition metal carbide nanoparticle catalysts. Science, 2016, 352, 974-978.
