六方晶系片狀內凹的枝狀鉑鎳合金及其優異的氫析出反應催化性質

吳 凱

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六方晶系片狀內凹的枝狀鉑鎳合金及其優異的氫析出反應催化性質

吳 凱

(北京大學化學與分子工程學院，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性質，發掘材料新的晶相可以為探索高性能催化劑提供新的實踐途徑1。目前，對于貴金屬及其合金納米材料晶相的調控主要采取高溫、高壓等比較苛刻的合成條件2以及模板誘導的方法3，在溫和條件下實現貴金屬及其合金納米材料晶相的可控調節鮮有報道1。

近日，廈門大學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，相關成果發表在雜志上4。通過結構精修及相關表征發現，枝狀鉑鎳合金納米晶為六方晶系，晶胞參數為== 0.26367(1) nm,= 0.43310(2) nm。枝狀納米晶中每個枝杈結構是由六個高能晶面(110)裸露的超薄納米片(2.5 nm)組裝而成。作者發現，六方晶系的形成與反應底物甲醛及前驅體乙酰丙酮鎳的加入量有著密切的關系。與面心立方晶系鉑鎳合金相比，亞穩態的六方晶系鉑鎳合金在HER反應中表現出更加優異的性質，當電流密度為10 mA·cm?2時，其過電位僅有65 mV，同時質量電流密度高達3.03 mA·μg?1(?70 m V (RHE))，表現出目前為止報道的氫析出(HER)催化劑中最高的質量活性。該項工作為優化貴金屬(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