纳米人-PNAS：多金属高指数面纳米催化剂的晶体结构工程

PNAS：多金属高指数面纳米催化剂的晶体结构工程

Nanoyu Nanoyu 2021-06-30

就金属颗粒催化剂而言，组成、形状、暴露面、晶体结构和原子分布决定了其活性。尽管人们已经开发了控制这些参数中的每一个的技术，然而，目前还没有通用的方法可以在多元素体系的环境中优化所有的参数。

近日，美国西北大学Chad A. Mirkin，Chris Wolverton报道了通过将固态、受铋（Bi）影响的高折射率刻面形状调节策略与热退火相结合，实现了对暴露的高折射率刻面上的晶体结构和原子分布的控制，从而产生了化学无序和有序多金属（Pt、Co、Ni、Cu、Fe和Mn）四六面体（THH）纳米颗粒多样化库。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，无论其内部原子有序性如何，表面Bi改性都稳定了纳米颗粒的{210}高指数面。

2）研究发现纳米颗粒的有序转变温度取决于它们的组成，并且，对于Pt₃Fe₁ THH纳米颗粒，增加Ni取代会导致其在900 ℃的有序到无序转变。

3）研究发现有序金属间THH Pt₁Co₁纳米催化剂对甲醇电氧化的催化性能优于无序THH Pt₁Co₁纳米颗粒和商用铂碳催化剂，突出了纳米催化剂中晶体结构和原子分布控制在高指数面上的重要性。

考虑到这种合成策略的普遍性，这些发现突出了具有成本效益的高度优化的催化剂的设计和工业规模制造的巨大潜力。此外，由于THH形成独立于初始纳米颗粒形状，并且THH纳米颗粒的金属间和化学无序状态之间的结构转变是可逆的，因此该策略有望在不同化学过程的催化剂再循环和再活化中发挥巨大作用。