原子有序的金属间化合物（IMCs，又称原子有序合金）纳米颗粒在催化应用方面很有应用前景，但由于原子有序化所需的高温退火不可避免地会加速金属烧结，导致晶粒变大，因此很难应用到实际生产中。金属间化合物纳米颗粒(i-NPs)的表面和近表面原子排列提供了几何和电子特性，可以提高活性、选择性和稳定性。i-NPs的规整结构也保证了活性位点的均一性，有助于构效关系的研究。尽管有序金属间化合物相对于无序固溶体在热力学上是稳定的，但是无序-有序相转变的实现必须克服原子有序的动力学能垒。
因此，制备i-NP催化剂一般需要高温来促进原子的扩散和有序化，但高温退火也加速了颗粒间烧结，从而产生更大的i-NPs(>5nm)，具有更宽的尺寸分布、更低的比表面积和更低的质量活性。最近的努力旨在制备用于燃料电池应用的小尺寸i-NPs-特别是Pt基材料，包括退火前包裹聚合物或金属氧化物保护壳层、KCl基体辅助退火、金属-有机骨架受限热处理、以及化学气相沉积等。然而，目前还没有关于负载型亚5nmi-NPs催化剂库的合成方法，可以用来系统地探讨其组成和活性增强机理。
03【图文解析】一、硫锚定高温合成。
本工作首先测试了S-C负载的单金属铂的抗高温退火烧结性能。在高温退火(高达1000°C)后，PtNPs的平均直径仍然小于5nm。高温合成有利于实现合金化并减小了原子的动力学能垒，使得高度有序的金属间物相被合成。通过高温硫锚定，有助于抑制合金颗粒在高温下的熟化，成功合成了小尺寸IMCs催化剂。X射线衍射(XRD)结果表明，所制备的i-NPs与粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)或相应有序金属间化合物结构数据库(ICSD)卡片匹配良好，星号标记的衍射峰是
二、IMCs的规则原子排列结构。
三、Pt-S化学作用及i-NPs在S-C上的形成机理。
四、电催化性能及构效关系。
图4.电催化性能与构效关系
04【结论与展望】总之，本工作基于金属—碳载体强相互作用领域的长期研究，提出了一种高温硫锚定合成方法学，抑制合金颗粒在高温下的熟化，成功合成了小尺寸IMCs催化剂，构建了由46种Pt基二元和多元IMCs催化剂组成的材料库。结合DFT计算，本工作归纳出IMCs电催化氧还原活性与其二维晶面应力之间的强关联性，并从该材料库中筛选出多种高活性氧还原IMCs电催化剂，表现出优异的催化性能和燃料电池性能。今后，通过优化碳载体的多孔结构和表面化学性质，有望降低局部氧转移阻抗提高氢空燃料电池的性能，使其应用到实际生产中。