六方晶系片狀內(nèi)凹的枝狀鉑鎳合金及其優(yōu)異的氫析出反應(yīng)催化性質(zhì)

吳 凱

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六方晶系片狀內(nèi)凹的枝狀鉑鎳合金及其優(yōu)異的氫析出反應(yīng)催化性質(zhì)

吳 凱

(北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871)

六方密堆積(hcp)和立方密堆積(fcc)是金屬晶體最常見的兩種堆積方式，對于貴金屬(金、銀、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑)晶體，除了釕和鋨是hcp堆積外，其它最穩(wěn)定的晶相均為fcc。而材料的不同晶相由于其不同的原子排列方式而具有迥異的物理化學(xué)性質(zhì)，發(fā)掘材料新的晶相可以為探索高性能催化劑提供新的實(shí)踐途徑1。目前，對于貴金屬及其合金納米材料晶相的調(diào)控主要采取高溫、高壓等比較苛刻的合成條件2以及模板誘導(dǎo)的方法3，在溫和條件下實(shí)現(xiàn)貴金屬及其合金納米材料晶相的可控調(diào)節(jié)鮮有報(bào)道1。

近日，廈門大學(xué)謝兆雄教授課題組與傅鋼教授課題組合作，通過簡單的溶劑熱方法，首次合成出六方晶系的鉑鎳合金枝狀納米晶，相關(guān)成果發(fā)表在雜志上4。通過結(jié)構(gòu)精修及相關(guān)表征發(fā)現(xiàn)，枝狀鉑鎳合金納米晶為六方晶系，晶胞參數(shù)為== 0.26367(1) nm,= 0.43310(2) nm。枝狀納米晶中每個枝杈結(jié)構(gòu)是由六個高能晶面(110)裸露的超薄納米片(2.5 nm)組裝而成。作者發(fā)現(xiàn)，六方晶系的形成與反應(yīng)底物甲醛及前驅(qū)體乙酰丙酮鎳的加入量有著密切的關(guān)系。與面心立方晶系鉑鎳合金相比，亞穩(wěn)態(tài)的六方晶系鉑鎳合金在HER反應(yīng)中表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性質(zhì)，當(dāng)電流密度為10 mA·cm?2時，其過電位僅有65 mV，同時質(zhì)量電流密度高達(dá)3.03 mA·μg?1(?70 m V (RHE))，表現(xiàn)出目前為止報(bào)道的氫析出(HER)催化劑中最高的質(zhì)量活性。該項(xiàng)工作為優(yōu)化貴金屬(合金)催化劑提供了新的研究思路。

(1) Fan, Z.; Zhang, H.2016,, 63. doi: 10.1039/c5cs00467e

(2) Sun, S.; Murray, C.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A.2000,, 1989. doi: 10.1126/science.287.5460.1989

(3) Fan, Z.;Bosman, M.; Huang, X.; Huang, D.; Yu, Y.; Ong, K. P.; Akimov, Y. A.; Wu, L.; Li, B.; Wu, J.; Huang, Y.; Liu, Q.; Png, C. E.; Gan, C. L.; Yang, P. D.; Zhang, H.2015,, 7684. doi: 10.1038/ncomms8684

(4) Cao, Z.; Cao, Z.; Chen, Q.; Zhang, J.; Li, H.; Jiang, Y.; Shen, S.; Fu, G.; Lu, B.; Xie, Z.; Zheng, L.. 2017,, 15131. doi: 10.1038/ncomms15131

Platinum-Nickel Alloy Excavated Nano-Multipods with Hexagonal Close-Packed Structure and Superior Activity towards Hydrogen Evolution Reaction

WU Kai

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10.3866/PKU.WHXB201705085