鉑銅雙金屬材料的多級(jí)結(jié)構(gòu)納米晶成功合成

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室曾杰教授研究組，在鉑銅雙金屬分形多級(jí)材料可控合成和生長機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展，成功合成了不同尺寸的具有三角雙錐外形的鉑銅雙金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)納米晶，大大提高了催化反應(yīng)中的原子利用率，并且將該成果論文在《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表。

該課題組基于對金屬納米晶合成的動(dòng)力學(xué)調(diào)控手段，可控合成了110—250納米的三角雙錐形的鉑銅雙金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)。通過對體系中金屬離子比例的調(diào)控，他們合成了具有不同鉑銅比例的多級(jí)結(jié)構(gòu)，并深入探究了多級(jí)結(jié)構(gòu)納米晶的生長過程和機(jī)理。曾杰表示，該材料在電化學(xué)催化甲酸氧化的反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，“該工作對于今后金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)納米晶的研究具有重要的指導(dǎo)意義”。

據(jù)了解，鉑與銅結(jié)合得到的合金材料不僅能降低貴金屬鉑的用量，而且在催化反應(yīng)中往往有更好的表現(xiàn)。除了組成成分之外，納米晶體的結(jié)構(gòu)同樣對催化反應(yīng)具有重要影響：由于其開放的結(jié)構(gòu)特征，納米框架結(jié)構(gòu)同時(shí)具有較大的比表面積（同等質(zhì)量的材料具有更大的表面積）和表面積，大大提高了其在催化反應(yīng)中的原子利用率；同時(shí)其良好的表面滲透性使得表面和內(nèi)部的原子都能夠參與到催化反應(yīng)當(dāng)中，增強(qiáng)了催化過程中的分子傳輸和傳質(zhì)擴(kuò)散；而作為獨(dú)特的納米框架結(jié)構(gòu)——金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)，除了具備上述優(yōu)點(diǎn)外，結(jié)構(gòu)單元之間的相連的“橋”能促進(jìn)整個(gè)結(jié)構(gòu)中的電子流動(dòng)，從而使其在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出更好的性能。