金屬納米材料的表面控制是提高其催化性能的一個重要策略。特定面的原子排列可以顯著影響中間體在表面的吸附/解吸過程，導致具有不同暴露面的金屬納米材料具有不同的催化活性。然而，到目前為止，面控制的金屬納米材料的合成主要限于那些具有熱力學穩(wěn)定相的材料，精確控制具有非常規(guī)晶相的金屬納米材料的表面仍然是一個挑戰(zhàn)。研究認為，面控制技術(shù)和納米材料相工程(PEN)技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)建具有所需面的非常規(guī)相金屬納米材料，特別是金屬合金，可能是設計新型高性能催化劑的一種有前途的策略。
近日，香港城市大學張華、香港理工大學黃勃龍、朱葉和北京科技大學葛一瑤等通過調(diào)整2H-Pd種子的外延生長方向，利用一種新的選擇性外延合成方法合成了具有非常規(guī)2H相的NiRh合金。相對于通過側(cè)向外延(即NiRh在2H-Pd上主要垂直于[002]方向生長)得到的2H-Pd@2H-NiRh NPLs，NiRh主要平行于[002]方向垂直生長得到的2H-Pd@2H-NiRh NRs暴露了更多的(100)和(101)面。更重要的是，在堿性介質(zhì)中，合成的2H-Pd@2H-NiRh NPLs和2H-Pd@2H-NiRh NRs的HOR性能均優(yōu)于fcc-NiRh，揭示了非常規(guī)晶相對催化HOR過程的有利貢獻。此外，與2H-Pd@2H-NiRh NPLs相比，2H-Pd@2H-NiRh NRs表現(xiàn)出更高的質(zhì)量活性、比活性和交換電流密度，證明了2H-NiRh的面控制在提高HOR性能中的關(guān)鍵作用。實驗結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計算表明，2H-Pd@2H-NiRh NRs的這種優(yōu)異的HOR活性可歸因于在2H-NiRh的(100)和(101)面上更快的電子轉(zhuǎn)移、優(yōu)化的HBE/OHBE和較低的RDS能壘。總的來說，這項工作為合理設計和制備具有不同晶面的非傳統(tǒng)相金屬納米結(jié)構(gòu)以研究其晶面相關(guān)的物理化學性質(zhì)和應用鋪平了道路，這有利于開發(fā)性能更高的新型納米材料。Facet-controlled synthesis of unconventional-phase metal alloys for highly efficient hydrogen oxidation. Journal of the American Chemical Society, 2024. DOI: 10.1021/jacs.4c08905
