铂纳米管微观电镜图
铂纳米材料是燃料电池、石油化工、汽车尾气净化等重大领域中广泛使用的催化剂。由于铂的资源匮乏，价格高昂，如何进一步提高铂纳米材料的催化活性、稳定性和利用效率一直是催化、电催化等领域中的重大关键问题。同时，随着近年来器件小型化，以及材料尺度、结构纳米化的迅猛发展，寻求一种有效的技术途径，以极少的Pt消耗来实现复杂的微纳米结构及功能器件变得愈发迫切。
基于这一研究背景，最近德国伊尔姆瑙工业大学（Technical University of Ilmenau）微电子及纳米技术研究所（Institute of Micro- and Nanotechnology）和物理所（Institue of Physics）雷勇教授课题组通过一种新型的原子层沉积（ALD）技术实现了大面积、低贵金属Pt消耗的复杂纳米结构的可控生长，为贵金属Pt的高效利用，特别是在微纳米器件方面的工业化应用开辟了有效途径。常规的原子层沉积Pt的过程中，有机金属Pt化合物大配体（铂源）的位阻效应以及其配体位阻效应掩蔽表面反应位点使Pt以岛状机制生长，不仅无法精确控制Pt的生长厚度，还导致所生长的Pt中存在大量的本征缺陷；更重要的是，为了实现复杂的、高纵横比的Pt微纳米结构，在其生长过程中需要较长时间的铂源脉冲，将消耗大量的铂源。该课题组以高纵横比的多孔氧化铝模板（AAO）为模型，在ALD反应过程中引入一个氮气气流调控步骤，即通过改变氮气条件来调节沉积腔内的压力，从而控制铂源在模板中的扩散和吸附行为，改善Pt在模板中的成核能力。
相比于常规的ALD技术，获得同等效果的Pt纳米管结构，该新技术能够节省90%的铂源用量。基于Pt纳米管有序阵列组装而成的Pt/MnO2超级电容器表现出了很好的电容量和卓越的稳定性：(1) 在 5 mv/s的条件下，充放电电容量达810 Fg−1；(2) 在 2-100 Ag-1之间反复充放电8000次，电容保持率接近100%。
该技术具有良好的普适性，不仅适用于其他的复杂Pt微纳米结构器件，还可广泛应用于其他材料的ALD生长。