由于两种不同金属产生的电子耦合和几何效应，双金属纳米晶体在催化方面通常优于它们的单金属对应物。

近日，佐治亚理工学院夏幼南教授，香港科技大学邵敏华教授，威斯康星大学麦迪逊分校Manos Mavrikakis报道了在十六烷基胺和Pd二十面体晶种存在下，用葡萄糖还原Cu(II)前驱体，通过定点生长的方法，简便合成了形状可控的Pd−Cu Janus纳米晶。

文章要点

1）在较慢的还原速率下，Cu原子从二十面体晶种的一个顶点成核并生长，形成具有五方双金字塔或十面体形状的五孪晶 Janus纳米晶体。相反，在较快的还原速率下，Cu原子可以直接从二十面体晶种的边缘成核或扩散到二十面体晶种的边缘，以生成截断的双四面体形状的单孪晶Janus纳米晶体。

2）两种元素的分离和表面孪晶界的存在使Pd−Cu Janus纳米晶可用于高效CO₂还原电催化剂。在0.5 M碳酸氢钾溶液中，C₂₊产物的起始电位低至−0.7 V_RHE，在−1.0 V_RHE时，法拉第效率达到51.0%。

3）密度泛函理论和Pourbaix相图研究表明，在电催化过程中，Pd位点（金属或氢化物形式）上的高CO覆盖率使得CO向Cu位点的溢出导致随后的C−C偶联，促进了C₂₊物种的形成。

这项工作为双金属纳米晶体的合理制备提供了见解，具有所需的组成、形状和催化应用的孪晶结构。

参考文献

Zhiheng Lyu, et al, Kinetically Controlled Synthesis of Pd−Cu Janus Nanocrystals with Enriched Surface Structures and Enhanced Catalytic Activities toward CO₂ Reduction, J. Am. Chem. Soc, 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c05408

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c05408