与相应的单一金属相比，纳米合金具有电子构型可重组、组成比可改变和选择性可调整等特点，因而表现出既不同于体相合金又不同于金属单质的独特性能。由于纳米尺寸效应和大量的扭折缺陷，纳米合金通过电子构型的重组获得了更高的比表面能和丰富的活性位点，极大促进了其催化性能的提升，在化学催化方面表现出显著的优越性和广阔的应用前景。迅猛发展的纳米材料合成与制备技术，使得纳米笼、纳米超薄膜和纳米多面体等一系列具有新颖纳米结构的纳米合金催化材料不断涌现。一方面，纳米合金催化材料不仅能催化合成气的重整，而且能催化各种偶联反应，有力地推动了化工、能源、环境、医药等行业的发展；另一方面，纳米合金催化材料不仅能通过表面构造增强活性，而且能通过力学效应提高性能，极大地丰富了纳米催化理论体系。

有鉴于此，同济大学化学科学与工程学院吴庆生和温鸣教授团队撰写了关于纳米合金化学催化材料最新进展的综述文章，系统总结了国际上该领域相关研究成果及本团队十多年来的研究工作。本文从不同合金类型着手，围绕纳米合金的设计构筑和催化性能进行了系统的概括和总结，分析了当前存在的问题，指出了未来发展的方向。房昊和杨金虎为共同第一作者，温鸣和吴庆生为共同通讯联系人。

图1. 纳米合金代表性的形貌/结构及其相关的催化反应.

结构新颖的纳米合金精准合成

文章按贵金属、贱金属和贵贱交融三大体系对各类纳米合金的合成方法、催化反应和催化性能进行了归纳和总结。分析发现：1) 贵金属纳米合金因其高稳定性而容易实现新颖结构的精准合成；2) 贱金属纳米合金因其活泼性高而需要通过强还原方法来制备；3) 贵贱交融纳米合金则因其相互间的大电势差使得在合成上需要更多地关注电位的调整。

通过共还原、贵金属诱导共还原、电化学还原、热分解、水热/溶剂热、仿生合成、电位置换、种籽生长、磁控溅射和激光烧蚀等化学和物理方法，研究人员可以实现各种所需要结构纳米合金的精准合成，由此获得AuPd合金凹形纳米八角体、PtAu合金超薄超长纳米带、NiCo合金手帕状非晶纳米超薄膜、NiCu合金多级结构纳米网、PtMn合金富缺陷纳米立方体、FeNi-Pt合金火柴头纳米结构、PtNi合金菱形十二面体纳米框、PtPb@Pt 核壳结构六边形纳米片等形貌各异、结构独特、缺陷可控、晶面可调的纳米合金催化材料，极大地丰富了纳米合金催化体系，十分有利于催化性能的提高。

图2.纳米合金典型的设计与制备方法.

性能特异的纳米合金催化反应

对纳米合金催化材料而言，合金化过程有利于活性元素的分散以及电子构型的重组，能有效提高催化性能。纳米合金的催化性能与组成、尺寸、形貌和结构紧密相关，因而它们的构效关系研究就成为了近年来纳米合金催化领域的前沿和热点。总结发现：1) 贵金属纳米合金因其丰富的费米电子，使得催化活性得以提高，在偶联、产氢和选择性氧化等催化反应中表现得尤为突出；2) 贱金属纳米合金则在催化选择性和价格上具有较强的优势，对催化硝基氨化、氢解和干气重整等反应具有优异的催化性能；3) 而贵贱交融纳米合金则可兼备贵金属催化的高活性和贱金属催化的高选择性优势，实现催化性能的精确调控，从而可获得高的原子有效利用率。

图3. 纳米合金化学催化的特异性能.

展望

纳米合金在化学催化中已展现出丰富的特点和显著的优势，因而具有极大的发展潜力。但是，纳米合金催化材料无论在合成和性能上仍然面临不少问题和挑战，譬如四元以上多元纳米合金的合成制备仍较困难，合金元素的均匀化还存在问题，高低电位一致性的调控也需要寻找更好的方法；高温下的热稳定性需要进一步解决，而通过设计合成来精准调控催化性能则是需要不断追求的目标。因此，今后的研究应该主要围绕以下三方面展开：

1）纳米合金中贱金属逐步取代贵金属是需要努力的方向之一；

2）组成/结构与催化性能的相关性是另一个需要加强的方面；

3）机理研究和计算化学需要进一步深入，以实现纳米合金催化材料的辅助设计合成和催化性能的精准预测。

文献出处：

Hao Fang†, Jinhu Yang†,Ming Wen^*, Qingsheng Wu^*, Nanoalloy Materials forChemical Catalysis, Advanced Materials,2018, 30, 1705698.