合金化是调节催化剂材料电子结构的通用策略。与更常见的固溶合金（SSAs）相比，金属间化合物合金（IMA）具有明确的原子排列，并为研究结构-性能相关性提供了独特的平台。不幸的是，制备用于催化研究的金属间合金纳米结构具有一定的挑战性。

近日，苏州大学李彦光，香港理工大学黄勃龙报道了制备了Pd₃Bi IMA和SSA纳米晶，并研究了它们在水溶液中对CO₂还原（CO₂RR）的相依赖的催化性能。

文章要点

1）在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）存在下，以乙酰丙酮钯（Pd(acac)₂）和新癸酸铋（Bi(C₁₀H₁₉O₂)₃）为原料，在适当的表面活性剂和还原剂存在下，合成了Pd₃Bi IMA纳米晶（记为Pd₃Bi IMA）。进一步的，Pd₃Bi IMA在500 °C热退火后可以转变为Pd₃Bi SSA纳米晶（记为Pd3Bi-SSA）。综合表征结果显示，尽管Pd₃Bi IMA和SSA纳米晶的化学成分和尺寸分布相似，但这两种产物具有不同的晶体结构。

2）在CO₂饱和的0.1M KHCO₃中，Pd₃Bi IMA表现出良好的甲酸盐选择性（>90%），即使在-0.35 V的工作电位下也表现出良好的稳定性，表现出优于文献报道的大多数其他Pd基催化剂的性能。相比之下，Pd₃Bi SSA的甲酸盐选择性有限，小于60%，并伴随着大量氢气的产生。另一方面，纯Pd纳米晶在不足0.2 V时很快就会中毒。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，Pd₃Bi IMA对CO结合有很大的抑制作用，而对*OCHO吸附有很强的增强作用，从而使Pd₃Bi IMA具有较好的甲酸盐选择性和抗CO中毒性能。

这项研究表明，催化剂材料的晶体结构对其催化性能有重要影响，应对其进行合理的工程设计，以获得最佳的催化性能。

参考文献

Lin Jia，et al, Phase-Dependent Electrocatalytic CO₂ Reduction on Pd₃Bi Nanocrystals, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202109288

https://doi.org/10.1002/anie.202109288