強金屬-載體相互作用（SMSI）是多相催化劑中金屬物種與載體之間的一種特殊相互作用，表現為幾何結構的多種變化。SMSI行為為精確調控負載金屬的表面與界面結構提供了有效策略。
盡管SMSI的性質長期以來一直被認為是負載金屬與支載中的金屬陽離子之間強大的界面金屬鍵，但為何這一普遍原則在不同材料體系中會導致多樣的結構變化仍不清楚。
2025年7月25日，中國地質大學（武漢）趙國強，浙江大學孫文平在國際知名期刊Advanced Functional Materials發表題為《The Principles Behind Different Forms of Strong Metal-Support Interaction in Heterogeneous Catalysts》的總結性論文，Wei Guo為論文第一作者，趙國強16px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; color: rgba(0, 0, 0, 0.9); font-family: "PingFang SC", system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: 0.544px; orphans: 2; text-align: justify; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-thickness: initial; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; line-height: 1.75em; visibility: visible;"},"namespaceURI":"http://www.w3.org/1999/xhtml"},"node",{"tagName":"span","attributes":{"mpa-font-style":"mdcux8yv12nr","style":"-webkit-tap-highlight-color: transparent; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-size: 15px; font-family: mp-quote, -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; visibility: visible;"},"namespaceURI":"http://www.w3.org/1999/xhtml"}]">、孫文平為論文共同通訊作者。
在本文中，作者探討并總結了不同材料體系中的SMSI行為，旨在提供一個系統和統一的理解 SMSI 的框架。
表面能的直接降低和熵的增加是SMSI的熱力學驅動力，而動力學因素即金屬原子的擴散速率決定了SMSI的具體形式。
這一觀點將為深入且系統地理解SMSI行為提供新的視角，并有助于精確調控負載金屬催化劑的表面和界面結構。
圖1：（a）包裹的微觀形貌。（b）原位電子顯微鏡對包裹行為的觀察。（c）對包裹行為的計算模擬。
圖2：（a）合金化的微觀形貌。（b）合金化行為的計算模擬。（c）合金化行為的實驗研究。
圖3：（a）重構的微觀形貌。（b）重構行為的計算模擬。（c）原位電子顯微鏡對重構行為的觀察。
圖4：（a）金屬催化劑紅分散的微觀形貌。（b）金屬催化劑分散行為的計算模擬。（c）原位電子顯微鏡對金屬催化劑分散行為的觀察。
圖5：（a）不同SMSI行為的動力學障礙示意圖。（b）不同SMSI行為的熱力學、動力學和構建條件。Dsupport和Dmetal分別表示支載原子和金屬原子的擴散速率。
綜上，作者解答了非均相催化劑中SMSI在不同材料體系中的行為，探討了其背后熱力學和動力學因素，提出SMSI多樣表現是表面能降低和熵增競爭以及金屬和載體原子擴散速率共同作用結果。
該研究構建了理解SMSI的系統統一框架，為金屬催化劑表面和界面結構的精確調控提供了深入見解，有助于設計高性能非均相金屬催化劑，在能源轉化等領域具有重要應用前景，能提升催化劑活性、選擇性和穩定性。
The Principles Behind Different Forms of Strong Metal-Support Interaction in Heterogeneous Catalysts. Adv. Funct. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202512002.
