上交丁文江院士等：核壳型纳米合金，实现超低贵金属载量下高性能双功能PEM电解水

研究背景

向可持续能源未来的转型取决于高效绿色制氢技术的开发，其中质子交换膜水电解(PEMWE)正成为一项极具前景的技术。PEMWE为可再生能源的转化与存储提供了一条可行途径，有助于应对全球能源危机并推动碳中和目标的实现。然而，PEMWE的广泛应用受制于对铂族贵金属(PGMs)的依赖，如铂(Pt)和铱(Ir)，这些金属储量稀缺、价格昂贵且受供应链限制。目前，由于Pt和Ir在PEMWE严苛的酸性和腐蚀性条件下具有最佳的电催化活性和耐久性平衡，Pt仍是析氢反应(HER)的首选材料，Ir仍是析氧反应(OER)的首选材料。尽管如此，阴极典型Pt负载量(~0.4 mg cm⁻2)和阳极典型Ir负载量(2-4 mg cm⁻2)仍远超美国能源部(DOE)2026年设定的在不降低性能的前提下将总PGM负载量降至<0.5 mg cm⁻2的目标。

Core–Shell IrPt Nanoalloy on La/Ni–Co₃O₄ for High‐Performance Bifunctional PEM Electrolysis with Ultralow Noble Metal Loading

Yifei Liu, Xinmeng Er, Xinyao Wang, Hangxing Ren, Wenchao Wang, Feng Cao, Taiyan Zhang, Pan Liu, Yakun Yuan, Fangbo Yu, Yang Ren, Fuqiang Huang*, Wenjiang Ding*, Lina Chong*

Nano-Micro Letters (2025)17: 329

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01845-7

本文亮点

1. La/Ni–Co₃O₄负载的核壳结构IrPt纳米合金在质子交换膜水电解(PEMWE)中以超低负载量(两电极均为0.075 mg cm⁻2 Ir/Pt)实现了前所未有的双功能活性(1.72 V下达2 A cm⁻2)。

2. 通过IrPt核@IrPtOₓ壳协同作用、分级孔隙结构及氧空位促进稳健的电子/质量传输与活性位点稳定性，PEMWE电池在646小时内表现出高耐久性(5 μV h⁻1衰减率)。

3. 原位X射线吸收光谱结合密度泛函理论揭示，经优化的Ir/Pt电荷再分布形成Ir–O–Pt位点，通过双核析氧反应及Volmer–Tafel析氢反应机制突破动力学限制。

内容简介

开发使用极少量贵金属且高效耐用的双功能催化剂对于推进质子交换膜水电解(PEMWE)至关重要。上海交通大学丁文江院士&黄富强&种丽娜等人展示了一种负载于镧镍共掺杂氧化钴上的铱-铂纳米合金(IrPt)，其具有核壳结构，含无定形IrPtOₓ壳层与IrPt核心。该催化剂在酸性介质中对氧析出反应和氢析出反应表现出卓越的双功能活性，在PEMWE装置中以阳极0.075 mgIr cm⁻2和阴极0.075 mgPt cm⁻2的超低负载量于1.72 V下达2 A cm⁻2。其耐久性优异，持续析水超过646 h，衰减率仅5 μV h⁻1，优于当前最先进的铱基催化剂。原位X射线吸收光谱与密度泛函理论模拟表明，铱与铂间优化的电荷再分布以及IrPt核心-IrPtOₓ壳层结构提升了性能。Ir–O–Pt活性位点实现了氧析出反应的双核机制与氢析出反应的Volmer–Tafel机制，降低了动力学能垒。分级孔隙率、丰富的氧空位和高电化学表面积进一步改善了电子与质量传输。本研究为绿色制氢提供了经济高效的解决方案，推动了PEMWE用高性能双功能催化剂的设计。

图文导读

I IrPtOₓ-S的合成与表征

IrPtOₓ-S通过溶剂热法合成，该方法涉及在碳化的镧和镍掺杂钴金属-有机框架表面原位还原铂(Pt)和铱(Ir)，随后在流动空气中于360 °C煅烧。在流动空气中煅烧时，碳模板被完全去除，留下高孔隙率和导电性的氧化物载体。合成过程示意图如图1a所示。X射线衍射(XRD)分析证实了铱-铂(Ir–Pt)合金和尖晶石结构Co₃O₄的形成(图1b)。对应Ir–Pt的峰向高角度偏移(图1b插图)，表明Ir–Pt颗粒中存在压缩应变。拉曼光谱显示，与纯Co₃O₄相比，过渡金属掺杂导致晶格膨胀，表现为拉曼带红移和峰变宽(图1c)。透射电子显微镜(TEM)图像(图1d)清晰区分出单个过渡金属掺杂剂(如镧(La)、铱(Ir)和铂(Pt))均匀分散在Co₃O₄晶格中，由于重原子原子序数较高而显得更亮。通过测量不同区域数百个颗粒，估算出IrPt合金和整个催化剂的平均粒径分别为2.1和3.0 nm(图1e)，突显了该催化剂的纳米级特性。高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)图像显示，IrPt合金表面覆盖着一层厚度约2 nm的非晶物质，根据拉曼结果可归因于非晶IrOₓ/IrPtOₓ(图1f)。晶格间距2.3和2.5 Å分别对应于Ir–Pt(111)和Co₃O₄(311)晶面(图1f、h和S3)。Ir–Pt(111)间距小于纯Ir–Pt(111)的间距(2.4 Å)，表明存在约4%的晶格压缩，与XRD结果一致。不同尺寸组分间的相互作用导致的晶格膨胀和无序边缘清晰可见(图1h)。元素映射证实了钴(Co)、氧(O)、镧(La)、镍(Ni)、铱(Ir)和铂(Pt)在整个催化剂中的均匀分布(图1I)，并支持了Ir–Pt合金纳米颗粒的形成(图1I，Ir和Pt图像)。

图1. IrPtOₓ-S的结构表征：a IrPtOₓ-S合成示意图。b X射线衍射(XRD)图谱。c 拉曼光谱(以IrO₂和Co₃O₄为参照)。d 载体材料(S)的环形明场透射电子显微镜(AC-TEM)图像。e IrPt颗粒尺寸分布。f、h g中所示单个颗粒的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像。g IrPtOₓ-S的HRTEM图像。i 高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像及对应的铱(Ir)、铂(Pt)、钴(Co)、镧(La)、镍(Ni)和氧(O)元素映射图像。

铱(Ir)4f能谱被解卷积为三组双峰：60.8/63.8 eV(Ir⁰)、61.8/63.6 eV(Ir⁴⁺)和62.4/65.3 eV(Ir3⁺)(图2a)，其中Ir⁰占主导。铂(Pt)4f能谱呈现四个峰：71.4 eV(Pt⁰ 4f₇/₂)、74.7 eV(Pt⁰ 4f₅/₂)、72.16 eV(Pt2⁺ 4f₇/₂)和75.78 eV(Pt2⁺ 4f₅/₂)，其中Pt⁰占主导(图2b)。氧(O)1s能谱被解卷积为三个峰：530.1 eV(晶格氧)、531.4 eV(氧空位，Vₒ)和533.3 eV(表面羟基)(图2c)。电子顺磁共振(EPR)光谱进一步证实了氧空位的高浓度，与不含铂(Pt)的催化剂(IrOₓ-S)相比，其在g = 2.003处显示出更强的信号(图2d)。

图2. IrPtOₓ-S的化学与结构分析。a Ir 4f、b Pt 4f、c O 1s的X射线光电子能谱(XPS)图谱，分别为新鲜样品(上)以及在氧析出反应(OER，阳极)和氢析出反应(HER，阴极)寿命终结(EOL)测试后从膜电极组件(MEA)上剥离的样品。d IrPtOₓ-S和IrOₓ-S的电子顺磁共振(EPR)图谱。

图3a展示了IrPtOₓ-S在Ir LⅢ边的X射线吸收近边结构(XANES)光谱，同时给出了IrCl₃、IrO₂和Ir箔的参考光谱。IrPtOₓ-S中Ir LⅢ边的吸收能量接近Ir箔，但白线峰向高能方向偏移了1.5 eV，位于IrCl₃和IrO₂之间(图3a插图)。这表明IrPtOₓ-S中的Ir以0到+4的混合氧化态存在。Ir LⅢ边的扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱在R空间中显示出两个明显的峰(图3b)。第一个峰位于2.30 Å处，比Ir箔中的Ir-Ir键长(2.53 Å)短0.23 Å，表明形成了Ir-Pt键和IrPt合金。小波变换扩展X射线吸收精细结构(WT-EXAFS)分析进一步证实了Ir-Pt与Ir-Ir以及Ir-O-Pt与Ir-O-Ir之间的差异(图3c)。Pt LⅢ边的XANES光谱表明Pt表面主要为金属态，伴有轻微氧化(图3d)。EXAFS光谱在2.38 Å和3.33 Å处显示出两个明显的峰，分别对应于Pt-Ir和Pt-O-Ir散射(图3e)。如图3f所示，WT-EXAFS分析揭示了Pt-Ir散射的第一壳层区域位于R = 2.38 Å和K = 9.99 Å⁻1处，与Pt箔中的Pt-Pt散射(R = 2.51 Å，K = 10.03 Å⁻1)不同；同时揭示了Pt-O-Ir散射的第二壳层区域位于R = 3.33 Å和K = 11.22 Å⁻1处，与Pt箔或PtO₂中的散射不同，证实了IrPtOₓS中Pt的局部原子环境与参考样品不同。

图3. IrPtOₓ-S的电子与原子结构分析。a为Ir LⅢ边X射线吸收近边结构(XANES)光谱，b为k2加权傅里叶变换扩展X射线吸收精细结构(FT EXAFS)光谱，c为Ir LⅢ边EXAFS的小波变换(WT)图像，参考样品为IrCl₃、IrO₂和Ir箔。d为Pt LⅢ边XANES光谱，e为k2加权FT EXAFS光谱，f为Pt LⅢ边EXAFS的WT图像，参考样品为Pt箔、Pt/C和PtO₂。

II IrPtOₓ-S的电化学性能

正如预期，在所有测试材料中，IrPtOₓ-S展现出最高的催化活性(图4a)。图4b总结了所有催化剂在10 mA cm⁻2电流密度下的过电位。IrPtOₓ-S的卓越活性进一步体现在其59 mV dec⁻1的塔菲尔斜率上(图4c)，显著低于IrOₓ-S(62 mV dec⁻1)、Pt–S(76 mV dec⁻1)、S(82 mV dec⁻1)和商用IrO₂(Com. IrO₂，87 mV dec⁻1)。在300 mV过电位下，通过转换频率(TOF)和质量活性(MA)对IrPtOₓ-S的本征催化活性进行了量化(图4d)。通过在10 mA cm⁻2电流密度下进行1020小时的恒电流计时安培法(CA)测试，评估了IrPtOₓ-S的长期稳定性，结果显示其具有出色的耐久性，电位仅增加30 mV(图4e)。气相色谱(GC)证实，在整个测试过程中，所产O₂的纯度很高(法拉第效率FE > 99%)(图4e)。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)显示，在CA测试期间，Ir、Pt和Co的溶解量可忽略不计(图4f)，凸显了该材料在苛刻酸性条件下的卓越稳定性。IrPtOₓ-S的S数和寿命分别达到1.42 × 10⁷ nO₂ nIr⁻1和1.43 × 10⁸ h(图4g)，超过了酸性介质中大多数已报道的基于Ir和Ru的析氧反应(OER)催化剂(图4h)。在1.3至1.8 V范围内进行40,000次循环的加速应力测试(AST)进一步证实，与Com. IrO₂相比，IrPtOₓ-S具有更优越的稳定性(图4i)，测试后，在10 mA cm⁻2电流密度下电位仅增加8 mV。

图4. IrPtOₓ-S的电化学析氧反应(OER)性能。a 在O₂饱和的0.1 M HClO₄电解质中，采用三电极体系对不同样品进行极化曲线测试。b 不同样品在10 mA cm⁻2电流密度下的过电位。c 不同催化剂的塔菲尔曲线。d 不同催化剂在300 mV过电位下的Ir质量活性和转换频率(TOF)。e IrPtOₓ-S催化剂在O₂饱和的0.1 M HClO₄电解质中，于10 mA cm⁻2电流密度下进行1020小时恒电流计时安培法测试，以及法拉第效率(FE)随时间的变化。f 对应的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试结果。g 恒电流计时安培法测试期间的S数和寿命计算结果。h IrPtOₓ-S的S数和Ir质量活性与已报道的基于Ir的OER催化剂的对比。i IrPtOₓ-S进行40,000次循环伏安测试前后的极化曲线。

铂(Pt)和铱(Ir)的引入显著提升了析氢反应(HER)活性，其中Pt–S的性能优于商用Pt/C催化剂(图5a)。IrPtOₓ-S催化剂展现出最高的HER活性，在60.0 mV的过电位下即可达到-10 mA cm⁻2的电流密度，且在-0.24 V电位下能提供400 mA cm⁻2的电流密度，是相同电位下Pt–S(-153.7 mA cm⁻2)和Pt/C(-108.7 mA cm⁻2)的2.6倍和3.7倍(图5a)。不同样品在-10 mA cm⁻2电流密度下的过电位汇总于图5b。IrPtOₓ-S催化剂的塔菲尔斜率为26 mV dec⁻1，低于Pt–S(36 mV dec⁻1)、IrOₓ-S(115 mV dec⁻1)和Pt/C(39 mV dec⁻1)(图5c)，表明其HER动力学更快，且遵循塔菲尔反应路径。在100 mV过电位下，IrPtOₓ-S催化剂的转换频率(TOF)和质量活性(MA)分别为6.85 ± 0.23 s⁻1和8725.0 ± 70 A g Pt⁻1，是Pt–S(3.23 ± 0.16 s⁻1，3262.0 ± 50 A gPt⁻1)的2.1倍和2.6倍，是Pt/C(2.69 ± 0.13 s⁻1，1069.0 ± 60 A gPt⁻1)的2.5倍和8.2倍(图5d)。通过在-10 mA cm⁻2电流密度下进行1040小时的恒电流计时安培法测试，验证了其长期稳定性，测试结束时电位仅增加4 mV(图5e)。气相色谱和电感耦合等离子体质谱测试证实，在整个测试过程中，氢气纯度很高(法拉第效率FE > 99.0%)，且金属溶解率几乎可忽略不计(图5e、f)。IrPtOₓ-S催化剂的HER S数和寿命分别达到5.8 × 10⁶ nH₂ nIr⁻1和6.0 × 10⁷ h(图5g)，在已报道的HER催化剂中名列前茅。在0至-0.8 V范围内进行40,000次循环伏安(CV)扫描的加速应力测试进一步证明了IrPtOₓ-S的高耐久性，测试后，在10 mA cm⁻2电流密度下过电位仅增加8 mV(图5h)，优于Pt/C。图5i和表S3展示了IrPtOₓ-S催化剂与已报道的基于Pt的HER催化剂在S数和MA方面的对比，凸显了其卓越性能。

图5. IrPtOₓ-S的电化学析氢反应(HER)。a 在H₂饱和的0.1 M HClO₄电解质中，采用三电极体系记录不同样品的极化曲线。。b 不同样品在−10 mA cm⁻2电流密度下的过电位。c 不同催化剂的相关塔菲尔图。d 不同催化剂在100 mV过电位下的Pt质量活性和转换频率(TOF)。e 在H₂饱和的0.5 M H₂SO₄电解质中，对IrPtOₓ-S在−10 mA cm⁻2电流密度下进行1040 h的计时安培测量，以及法拉第效率(FE)随时间的变化。f 相应的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测量结果，以及g (e)中计时安培测量期间的S数和寿命计算。h 在H₂饱和的0.5 M H₂SO₄电解质中，IrPtOₓ-S在0.0至−0.8 V(vs. RHE)之间进行40,000次循环伏安(CV)循环前后的极化曲线。i IrPtOₓ-S的S数和Pt质量活性与已报道的Pt基和Ir基HER催化剂的比较。

III IrPtOₓ-S在实际PEMWE条件下的性能

将IrPtOₓ-S催化剂制备成膜电极组件(MEA)，该组件同时作为阳极(氧析出反应，OER)和阴极(析氢反应，HER)(记为MEA3)，并在80 °C、常压条件下，于质子交换膜水电解(PEMWE)单电池中研究了其双功能性能(图6a)。如图6b所示，与MEA0相比，MEA1表现出更优异的性能，在1.63 V时达到1 A cm⁻2，在1.78 V时达到2 A cm⁻2。MEA3在1.7 V时的Ir质量活性达到116.3 A mgIr⁻1，约为MEA0的5.6倍(图6c)。此外，MEA3在2.0 A cm⁻2时的电效率达到72.2%，在1 A cm⁻2时的能耗为43.1 kWh kg⁻1H₂，在2 A cm⁻2时的能耗为46.0 kWh kg⁻1H₂。高比表面积(最大化活性位点可及性)与分级孔隙率(优化质量传输)之间的协同作用，使得即使在较高电位下也能维持高电流密度(例如，在1.72 V时达到2 A cm⁻2，图6b)。此外，富含氧空位的结构(图2d)增强了电子导电性，提高了电荷转移效率，进一步提升了催化活性。MEA3在1.8 A cm⁻2条件下进行了646 h的耐久性测试，表现出优异的稳定性，平均降解速率为5 μV h⁻1(图6d)。将IrPtOₓ-S的性能指标，包括在PEMWE条件下2 A cm⁻2电流密度时的寿命和电池电压，与已报道的催化剂进行了比较(图6e)。MEA3的性能优于大多数Ir基和Pt基MEA，成为PEMWE领域最优秀的双功能催化剂之一(图6e)。STEM-EDS线扫描图谱和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析(图6f)显示，除IrPtOₓ物种厚度略有增加外，颗粒尺寸无明显变化，表明其在长时间PEMWE运行条件下具有优异的结构稳定性。

图6. PEMWE性能：a 本研究所用PEMWE装置示意图。b 不同膜电极组件(MEA)的极化曲线。c MEA0 – MEA3在不同选定电压下的Ir质量活性比较。d MEA3在阳极Ir负载量为0.075 mgIr cm⁻2、阴极Pt负载量为0.075 mgPt cm⁻2条件下，于1.8 A cm⁻2电流密度下进行的长期耐久性测试。e MEA3的Ir质量活性与电池耐久性与已报道结果的比较。f 长期耐久性测试后从MEA3上剥离的IrPtOₓ-S的透射电子显微镜(TEM)图像。A.表示阳极，C.表示阴极。

IV 催化活性的机理探讨

为探究活性位点并监测析氧反应(OER)和析氢反应(HER)过程中化学氧化态的演变，在Ir LⅢ、Pt LⅢ和Co K边对IrPtOₓ-S进行了原位X射线吸收近边结构(XANES)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)实验。OER和HER过程中施加电位的顺序如图7所示。在OER条件下，开路电位(OCP)下Ir LⅢ边的白线(WL)位置相较于IrPtOₓ粉末出现轻微正移，这可能是由于电解质中H₂O分子的吸附导致电子离域(图3a和图7a)。当电位升至1.38 V时，WL位置向高能方向移动0.5 eV，同时WL强度增加(图7a插图)，表明Ir位点发生氧化。在HER条件下，OCP下Pt LⅢ边的WL强度相较于IrPtOₓ-S粉末有所增强(图3d和图7b)，与Ir LⅢ边的观察结果类似。这一现象归因于氢(Hads)的吸附，其增加了d带空穴数，反映为WL强度的增加。当施加电位变得更负时，WL强度降低(图7b)，表明Pt被还原至较低氧化态。通过绘制吸收峰差分与参考材料氧化态的关系图，估算HER过程中Pt的平均氧化态约为+0.5(-0.04 V)和+0.4(-0.07 V)(图7c)，低于IrPtOₓ-S粉末中Pt的氧化态(图7c插图)，这可能是由于HER过程中的还原反应所致。

为进一步理解析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的机理，进行了密度泛函理论(DFT)计算。与IrOₓ-S和Pt–S相比，IrPtOₓ-S中Ir、Pt和Co的d能带投影态密度(pDOS)显示出新的杂化电子态和电荷重新分布(图7d和图S25)，这表明Ir–Pt与载体之间存在强电子相互作用。在相对于可逆氢电极(RHE)为1.23 V的施加电位下，计算了OER各基元步骤中所有中间体的能量(图7e)。基于实验结果，分别采用Ir–O–Pt、Ir–O–Ir和Pt–O–Pt构型作为模拟的活性位点，并以IrO₂-S(OER)和Pt–S(HER)作为基准。对于IrPtOₓ-S上的OER，速率决定步骤(RDS)是*OH首次脱质子生成*O的过程，其活化能垒极低，仅为0.26 eV(图7e)。对于析氢反应(HER)而言，在酸性介质中，氢中间体的吸附自由能(ΔGH*)是衡量催化活性的关键指标，其值越接近零，表明催化活性越高。与Pt–S相比，IrPtOₓ-S的HER活性显著提升(图7f)，这凸显了Pt与Ir之间的紧密相互作用，以及Ir–O–Pt结构的重要性。

图7. IrPtOₓ-S用于析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的原位X射线吸收近边结构(XANES)分析及理论研究。a 在OER过程中，于0.1 M HClO₄中，在开路电压(OCV)、1.38 V、1.70 V及恢复至OCV条件下测得的Ir LⅢ边XANES光谱。插图为白线部分的放大图。b 在HER过程中，于0.5 M H₂SO₄中，在OCV、-0.04 V、-0.07 V及恢复至OCV条件下测得的Pt LⅢ边XANES光谱。c 基于图b中吸收峰的一阶微分计算得到的Pt价态。d IrPtOₓ-S中Ir 5d、Pt 5d和Co 3d的投影态密度。e 通过双核反应机理得到的IrPtOₓ-S(包括Ir–O–Pt、Ir–O–Ir和Pt–O–Pt位点)和IrO₂-S的OER吉布斯自由能图。U = 1.23 V(相对于可逆氢电极，RHE)。f IrPtOₓ-S(包括Ir–O–Pt、Ir–O–Ir和Pt–O–Pt位点)和Pt–S在平衡电位下的HER氢吸附自由能。

V 总结

本研究开发了一种在酸性介质中兼具析氧反应(OER)和析氢反应(HER)功能的高效且耐用的双功能催化剂IrPtOₓ-S。该催化剂在质子交换膜水电解(PEMWE)装置中表现出卓越性能，在超低贵金属载量(阳极0.075 mgIr cm-2，阴极0.075 mgPt cm-2)条件下，于1.72 V即可达到2 A cm-2的电流密度。IrPtOₓ-S展现出非凡的稳定性，在PEMWE单电池中持续进行OER和HER反应超过646 h，平均降解率低至5 μV h-1，其性能优于多数已报道的Ir基和Pt基催化剂。

通过原位X射线吸收近边结构(XANES)、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)及密度泛函理论(DFT)模拟等先进表征技术研究发现，IrPtOₓ-S的高活性与稳定性源于Ir与Pt间的优化电荷再分布，以及独特的IrPt核-IrPtOₓ壳结构。由O配体桥联的Ir位点和Pt位点(即Ir–O–Pt位点)作为活性中心，分别促进了OER的双核反应机理和HER的Volmer-Tafel反应机理。优化的电荷再分布与电子结构降低了OER和HER的动力学能垒，而独特的金属核-氧化物壳结构、丰富的氧空位、分级孔隙率及高电化学表面积则进一步促进了电子与质量传输，共同赋予了催化剂优异的性能。

本研究不仅为绿色氢能生产提供了经济高效的解决方案，还为PEMWE用高性能双功能催化剂的设计提供了基础性见解。IrPtOₓ-S凭借其卓越的活性、耐久性及工业适用性，成为推动PEMWE技术商业化及实现全球脱碳目标的领先候选材料。通过解决贵金属用量和催化剂稳定性等关键挑战，本研究为PEMWE在可再生能源系统中的广泛应用铺平了道路，标志着实现全球脱碳目标迈出了重要一步。

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Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、在Springer Nature开放获取(open-access)出版的学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, perspective, highlight, etc)，包括微纳米材料与结构的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、电磁波吸收与屏蔽、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录，2024 JCR IF=36.3，学科排名Q1区前2%，中国科学院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校杰出科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等荣誉，2021年荣获“中国出版政府奖期刊奖提名奖”。欢迎关注和投稿。

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