近日，我校化学与分子工程学院唐璇特聘副研究员、郭耘教授、戴升教授与中国石油大学（华东）冯翔教授等合作，在负载型二维贵金属氧化物的稳定构筑与环境催化性能调控方面取得新进展。研究团队提出外延拉伸应变工程策略，实现了负载型二维贵金属氧化物催化活性与结构稳定性的协同提升。相关成果以“Epitaxial-strain engineering of supported tensile noble metallene oxides for enhanced oxidation catalysis”为题，发表于《自然·通讯》（Nat. Commun.2026，DOI：10.1038/s41467-026-78119-2）。
大气污染物的催化净化对催化剂的低温活性和长期稳定性提出了较高要求。负载型二维贵金属氧化物具有原子利用率高、表面活性位点充分暴露及电子结构可调等优势，但在反应条件下容易发生还原或结构重构，难以兼顾催化活性与稳定性。研究团队此前已实现PtO2原子层在金红石型TiO2表面的外延生长（J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 3764–3772），但其反应稳定性仍有待提高。如何稳定二维贵金属氧化物结构并进一步提升催化活性，成为本研究关注的关键问题。
针对上述问题，研究团队利用金红石型SnO2与PtO2的结构相容性及晶格参数差异，通过外延生长在PtO2原子层中引入双轴拉伸应变。研究发现，拉伸应变增强了PtO2与载体之间的界面键合，并调节了Pt的电子状态，不仅提高了二维PtO2的结构稳定性，还促进了甲烷C–H键活化，实现了催化活性与稳定性的协同提升。
在甲烷完全氧化反应中，PtO2/SnO2催化剂实现90%甲烷转化所需温度降至370 ℃，较PtO2/TiO2和PtOx/Al2O3分别降低64 ℃和99 ℃；在385 ℃的干燥条件下连续运行38小时，甲烷转化率下降不足1个百分点，并在含水条件下表现出较好的长期稳定性。研究团队进一步将该策略拓展至甲苯氧化、丙烷氧化和N2O分解等环境相关反应，并在RuO2和IrO2体系中验证了其适用性，为多种大气污染物的催化净化提供了新的催化材料设计思路。
该论文以华东理工大学为第一通讯单位。我校博士研究生张守捷、英国卡迪夫大学林栋博士和我校博士研究生余安雯为共同第一作者，中国石油大学（华东）冯翔教授、我校戴升教授、郭耘教授和唐璇副研究员为共同通讯作者。研究工作依托绿色化工与工业催化全国重点实验室、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心等平台，并得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78119-2