将催化剂的活性，选择性和稳定性与其结构和组成相联系，对于提高化学能转化的非均相电催化过程的理解至关重要。具有可调节的单分散尺寸和均匀形状的结构明确的胶体纳米晶体是研究这些参数对催化性能的影响的理想平台。除了将单晶研究的知识转化为更现实的条件外，胶体化学所能获得的形态和组成的复杂性可以提供其他合成方法无法产生的活性催化剂。样品的均匀性也有利于通过非原位和operando技术研究催化剂的重构过程。

有鉴于此，洛桑联邦理工学院Raffaella Buonsanti等人，讨论了近年来选择性电化学反应的最新研究，并对结构明确的胶体纳米晶体作为一种新兴的电催化剂的未来发展作了展望。

本文要点

1）强调了胶体化学作为一种合成工具的作用，以获得可控和可调的电催化剂来驱动HER/HOR、OER/ORR、CO2RR、甲酸和各种醇的氧化反应。大小和形状的系统性变化揭示了有趣的相关性，这些相关性原本不会被发现。例如，尺寸和形状之间出现了协同效应，形状决定了暴露的面，而尺寸决定了小平面的比例，从而提供了额外的参数来优化反应选择性。改变组成或结构顺序，同时保持相同的尺寸和形貌，有助于鉴定最具活性的催化剂以驱动特定的反应。事实证明，在两种或多种金属之间以及在金属和其他载体之间调整界面是发现无法预测的协同效应的有力工具。

2）在理想和技术相关条件下进行测试具有双重目的。一方面，将相同的催化剂暴露于不同的反应微环境可以帮助阐明该环境对反应结果的影响。此外，在工业上相关的条件下进行的测试可以解决胶体NC是否仅用作模型系统或是否他们还提供技术解决方案。CO2RR领域的一些例子显示了在高电流密度下保留的胶态NC的面依赖性选择性，并且已证明的合成规模放大表明将其用作商业催化剂代表了一种具体的可能性。

3）对于表征，通过研究合成的催化剂及其反应后的变化可以了解很多。然而，原位技术是了解催化剂合成及其功能的关键。尽管原位TEM受许多实际限制所阻碍，但该技术所提供的丰富信息使寻找一种合适的方法来模拟所讨论过程的条件是非常值得的。原位TEM通过提供单个颗粒形成早期阶段的实时高分辨率图像，帮助理解了胶体NC合成的机理。原位电子显微镜作为一种在工作条件下表征电催化剂的技术的实施还处于起步阶段，但了解电催化剂的稳定性及其活性形式的前景是非常鼓舞人的。在基于X射线的技术中，XAS和EXAFS当然是研究正在工作的电催化剂的最常见方法。

参考文献：

Yannick T. Guntern et al. Colloidal Nanocrystals as Electrocatalysts with Tunable Activity and Selectivity. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04403

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04403