近日，北京化工大学化学学院卫敏教授/张欣教授团队受邀在《Nature Materials》期刊News & Views专栏撰写题为“Stability in the Dilute Limit”的文章，北京化工大学为该文章的第一完成单位，化学学院/高新院博后丰海松为第一作者，通讯作者为卫敏教授和张欣教授。文章围绕高度稀释合金体系中金属纳米颗粒的烧结问题，对相关研究工作进行了概念梳理与观点总结。

在高温或还原性气氛下，金属纳米颗粒容易发生烧结（sintering），从而导致比表面积降低和催化性能衰退。长期以来，这一过程通常被视为由整体热力学驱动的集体现象，因此发展出高负载、包覆或结构限域等多种稳定化策略。该 News & Views 聚焦于多相催化领域长期关注的一个核心问题：在高温或还原性条件下，金属纳米颗粒结构失稳的本质控制因素是什么？已有研究表明，纳米颗粒的烧结过程通常与Ostwald熟化机制相关，其中起关键作用的并非整个颗粒的平均结构特征，而是表面台阶、边缘等低配位原子位点的脱附与迁移行为。文章从电子结构角度概括了掺杂原子在局域原子环境中的作用方式，指出高度稀释掺杂能够通过稳定关键表面位点，从原子尺度调控表面原子的稳定性。因此，催化剂稳定性的变化不应仅依据组成比例或负载量进行描述，而应从原子尺度理解掺杂对表面原子行为的影响。相关讨论为理解单原子合金及高度稀释合金体系中的稳定性行为提供了一种相对统一的分析框架。

图1. 高稀释Pt-Cu催化剂中烧结抑制的原子尺度起源和电子原理

进而，文章对相关研究方向的发展提出了前瞻性思考。首先，未来有必要结合原位或操作条件下的表面表征手段与第一性原理计算，系统考察不同掺杂元素在关键表面位点上的稳定作用及其电子结构起源。其次，将原子尺度的稳定性描述符与数据驱动方法相结合，有望为高度稀释合金催化剂的理性设计提供新的思路。相关展望为在极端反应条件下实现高稳定性催化材料的构筑提供了潜在研究方向。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02527-4

  团队介绍  

北京化工大学卫敏教授/张欣教授团队始终坚持催化化学、能源催化、催化计算研究，在人工智能辅助催化剂结构设计与精准合成、氢气的清洁制取、CO2催化转化、生物质资源高效利用等方面开展了深入系统的基础和应用基础研究，取得了具有国际影响力的成果。在Nat. Mater.、Nat. Catal.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Science Bulletin等刊物发表论文200余篇。团队逐步构建了“理论计算—智能设计—精准合成—机制解析”深度融合的研究体系，为能源催化研究提供了一条可行的研究路径。

责编：王雨晴  梁燕亮