在胶体合成过程中，封端剂被广泛用于控制金属纳米晶的形状演变。然而，对于许多应用，例如催化反应，封端剂在纳米晶体表面的存在会阻碍活性中心，从而影响活性。迄今为止，大部分有关去除封端剂的研究只着眼于去除后纳米晶的催化活性和选择性。通常，当封端剂被去除后，并不清楚纳米晶体的表面，特别是原子结构到底发生了什么变化。

有鉴于此，佐治亚理工学院夏幼南教授等以钯纳米立方体为研究对象，研究去掉封端剂对其表面结构的影响，从而研究其对甲酸氧化（FAO）的催化活性，FAO是直接甲酸燃料电池（DFAFCs）运行的关键反应。首次报道了一种通过简单地在纯水中加热样品来去除Pd纳米立方体表面化学吸附的Br^-离子的有效策略。

文章要点

1）研究发现，通过抑制CO的产生，去除Br^-离子可以提高FAO在低电位下的电流密度。

2）研究发现，在加热过程中，Br^-离子的解吸将其下方的Pd原子从空气中暴露给O₂，导致严重的表面氧化，随后在电化学循环过程中会形成诸如台阶和平台等有害特征。研究人员通过在加热过程中加入微量的N₂H₄作为氧气清除剂来解决这个问题。在这种情况下，Br^-离子可以被去除，而不会在潜在的循环过程中对Pd{100}表面结构造成重大破坏，从而确保对FAO的高活性。

3）研究人员通过Langmuir吸附模型阐明了与Br⁻从Pd{10 0}面上吸附和去除有关的机理。

这项工作不仅为提高DFAFC在低过电位下的性能提供了一种有效的策略，而且从机理上阐明了封端剂与金属表面之间的相互作用。此外，这种策略有望推广到其他封端剂和金属纳米晶体的组合。

Yifeng Shi, et al, How to Remove the Capping Agent from Pd Nanocubes without Destructing Their Surface Structure for the Maximization of Catalytic Activity? Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202006011

https://doi.org/10.1002/anie.202006011