双金属分形材料制备取得重要进展

　　近日，合肥微尺度物质科学国家实验室和化学与材料科学学院曾杰教授研究组在铂铜双金属分形材料可控合成和生长机理研究方面取得重要进展。研究人员通过对铂铜双金属晶体的成核及生长进行动力学调控，成功合成了不同尺寸的具有三角双锥外形的铂铜双金属分形结构。该成果以“Size-Controlled Synthesis of Platinum-Copper Hierarchical Trigonal Bipyramid Nanoframes” 为题发表在《德国应用化学》杂志上[Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 108-113]。该项工作的共同第一作者是2013级博士生陈胜和2013级硕士生苏虹阳。

　　Pt-Cu 双金属分形结构纳米晶的透射电镜图

　　铂与铜结合得到的合金材料不仅能降低铂的用量，而且在催化反应中往往有更好的表现。除了组分之外，纳米晶体的结构同样对催化反应具有重要影响。由于其开放的结构特征，纳米框架结构同时具有较大的比表面积和表面积，这大大提高了其在催化反应中的原子利用率。同时，它良好的表面渗透性使得表面和内部的原子都能够参与到催化反应当中，增强了催化过程中的分子传输和介质传输。而作为独特的纳米框架结构，金属多级结构除了具备以上的优点之外，其结构单元之间的相连的“桥”能促进整个结构当中的电子流动，从而使其在催化反应中表现出更好的性能。曾杰教授课题组基于对金属纳米晶合成的动力学调控手段，可控合成了110~250 纳米的三角双锥形的铂铜双金属多级结构。通过对体系中金属离子比例的调控，研究人员合成了具有不同铂铜比例的多级结构，并深入探究了多级结构的生长过程和机理。该材料在电化学催化甲酸氧化的反应中表现出了优异的性能。该工作对于今后关于金属多级结构的研究具有重要的指导意义。

　　该项研究得到了科技部青年973计划、国家自然科学基金、国家青年创新人才计划、中科院人才项目入选者计划、中国科学技术大学创新团队培育基金等项目的资助。

　　附论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201408399/abstract

　　（微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院、科研部）