[Nature Communications] 我室谢兆雄教授课题组与傅钢教授课题组在铂基贵金属合金的晶相的调控研究方面取得新进展

    近日,我院谢兆雄教授课题组与傅钢教授课题组合作,在铂基贵金属合金的晶相的调控研究方面取得新进展,相关成果以Platinum-nickel alloy excavated nano-multipods with hexagonal close-packed structure and superior activity towards hydrogen evolution reaction为题,于2017年4月24日在线发表于 《自然-通讯》 (DOI:10.1038/ncomms15131)。

    铂镍合金在氢析出(HER)、氧还原(ORR)等重要能量转化反应中具有优异催化性质,受到了人们广泛的关注。铂镍合金在常温常压下是以能量最低的面心立方晶系存在,对于非立方晶系铂镍合金的可控合成及其相关的构效关系研究一直是科研工作者未能实现的目标。近日,谢兆雄教授课题组通过简单的溶剂热方法,首次合成出六方晶系的铂镍合金枝状纳米晶,其中每个枝杈结构由六个{11-20}高能晶面裸露的超薄纳米片组装而成。与面心立方晶系铂镍合金相比,亚稳态的六方晶系铂镍合金在HER反应中表现出更加优异的性质。当电流密度为10 mA·cm-2时,其过电位仅有65 mV,同时质量电流密度高达3.03 mA·µgPt-1 (-70 m V vs. RHE),是目前为止报道的HER催化剂中质量活性最高的,其突出的催化性能主要来源于晶相作用(同质异晶)及大的比表面积。该项工作为发展高催化性能的铂基合金纳米晶提供了新的研究思路。该研究是在谢兆雄教授和蒋亚琪副教授指导下,与我院傅钢教授共同合作完成。实验部分由博士生曹振明(第一作者)、陈巧丽、沈守宇、卢邦安,硕士生李慧齐以及博士后张嘉伟共同完成,理论计算部分由傅钢教授课题组完成。
谢兆雄教授课题组长期致力于纳米晶体材料结构调控及其物理化学性质的研究,在热力学亚稳态固体纳米晶的调控方面积累了丰富的经验。首次实现了湿化学法制备热力学亚稳的高指数晶面裸露的 Au 三八面体纳米晶(Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47,8901);从热力学角度揭示过饱和度在具有高表面能晶面裸露的贵金属纳米晶调控中的重要作用(J. Am. Chem. Soc.2013,135,9311);以及从贵金属纳米晶的实用性角度出发,合成了由高表面能面裸露的超薄纳米片互相组装而成的片状内凹菱形十二面体PtCu3 合金纳米晶(J. Am. Chem. Soc.2014,136,3748)和片状内凹立方体PtSn合金纳米晶(Angew. Chem. Int. Ed.2016,31,9167)等。
    该研究工作得到科技部(批准号:2015CB932301)、国家自然科学基金委(批准号:21333008, 21603178 和 J1030415)和福建省自然科学基金委(No. 2014J01058)的大力资助与支持。
论文链接:https://www.nature.com/articles/ncomms15131