强金属-载体相互作用（SMSI）调控Pt/Ni-Al-LDHs催化剂液相催化交换性能的关键机制研究

针对氚废水处理中液相催化交换（LPCE）效率提升的难题，研究人员通过优化Pt/Ni-Al-LDHs催化剂的合成工艺（如浸渍-煅烧-还原序列）和Pt负载量（1-20 wt%），揭示了低负载量（≤5 wt%）下强金属-载体相互作用（SMSI）对抑制Pt团聚、提升界面活性的关键作用。1 wt% Pt/LDHs展现出单位Pt质量最高柱效，5 wt% Pt/LDHs则实现最优LPCE性能（柱效95.84%），为设计高效同位素交换催化剂提供了理论依据。

　　

氚作为核工业废水中的放射性同位素，其处理一直是环境与能源领域的重大挑战。传统方法如电解、蒸馏等存在能耗高或效率低的问题，而液相催化交换（LPCE）技术因其高效、低耗成为研究热点。然而，现有Pt基催化剂易因金属团聚和弱金属-载体相互作用（SMSI）导致活性下降，尤其在高温高湿的LPCE条件下（30-80°C）。更棘手的是，残留氯离子会腐蚀催化剂并降低性能。如何通过精准调控催化剂界面结构提升稳定性和活性，成为突破LPCE技术瓶颈的关键。

北京理工大学的研究团队在《Applied Surface Science》发表论文，系统探究了Pt/Ni-Al-LDHs催化剂的合成优化与SMSI效应。通过浸渍法结合煅烧-还原序列制备不同Pt负载量（1-20 wt%）的催化剂，采用TEM、XPS等技术表征物化性质，并在LPCE反应中评估性能。研究发现，低负载量（≤5 wt%）下SMSI效应显著增强，1 wt% Pt/LDHs的单位Pt柱效最高，而5 wt% Pt/LDHs整体性能最优（柱效95.84%）。

催化剂制备优化
通过对比不同预处理方式（直接还原、煅烧后还原等），发现煅烧步骤可有效去除Cl^-残留，避免活性下降。浸渍温度（25-80°C）和溶剂比例（乙二醇/水）对Pt粒径影响有限，但氢溢流效应促进了载体还原。

Pt负载量效应
低负载量（1-5 wt%）催化剂因SMSI效应形成高分散Pt纳米颗粒，界面电子转移增强；而高负载量（10-20 wt%）导致Pt团聚，活性降低。XPS证实低负载样品中Pt⁰/Pt²⁺比例优化，促进H₂-HTO交换反应。

结论与意义
该研究阐明了SMSI在LPCE催化剂设计中的核心作用：低Pt负载下界面工程可同时提升活性和成本效益。5 wt% Pt/LDHs的优异性能为氚废水处理提供了工业化解决方案，其合成策略（如煅烧控Cl^-、负载量调控）可推广至其他同位素分离体系。论文由Li Peilong等完成，获国家自然科学基金（12405401）等资助。