近日，中國科學技術大學教授曾杰研究組在鉑銅雙金屬分形材料可控合成和生長機理研究方面取得新進展。研究人員通過對鉑銅雙金屬晶體的成核及生長進行動力學調控，成功合成了不同尺寸的具有三角雙錐外形的鉑銅雙金屬分形結構。該研究成果發表在《德國應用化學》雜志上，研究組的博士生陳勝和碩士生蘇虹陽是論文的共同第一作者。
鉑與銅結合得到的合金材料不僅能降低鉑的用量，而且在催化反應中往往有更好的表現。除了組分之外，納米晶體的結構同樣對催化反應具有重要影響。由于其開放的結構特征，納米框架結構同時具有較大的比表面積和表面積，這大大提高了其在催化反應中的原子利用率。同時，它良好的表面滲透性使得表面和內部的原子都能夠參與到催化反應當中，增強了催化過程中的分子傳輸和介質傳輸。而作為獨特的納米框架結構，金屬多級結構除了具備以上的優點之外，其結構單元之間的相連的“橋”能促進整個結構當中的電子流動，從而使其在催化反應中表現出更好的性能。曾杰課題組基于對金屬納米晶合成的動力學調控手段，可控合成了110~250 納米的三角雙錐形的鉑銅雙金屬多級結構。通過對體系中金屬離子比例的調控，研究人員合成了具有不同鉑銅比例的多級結構，并深入探究了多級結構的生長過程和機理。該材料在電化學催化甲酸氧化的反應中表現出了優異的性能。該工作對于今后關于金屬多級結構的研究具有重要的指導意義。
上述研究得到了科技部青年“973”計劃、國家自然科學基金、國家青年千人計劃、中科院百人計劃、中國科大創新團隊培育基金等項目的資助。
Pt-Cu 雙金屬分形結構納米晶的透射電鏡圖
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