近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰研究組在鉑銅雙金屬分形材料可控合成和生長(zhǎng)機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展。研究人員通過對(duì)鉑銅雙金屬晶體的成核及生長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)調(diào)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(jié)構(gòu)。該研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志上，研究組的博士生陳勝和碩士生蘇虹陽(yáng)是論文的共同第一作者。

       鉑與銅結(jié)合得到的合金材料不僅能降低鉑的用量，而且在催化反應(yīng)中往往有更好的表現(xiàn)。除了組分之外，納米晶體的結(jié)構(gòu)同樣對(duì)催化反應(yīng)具有重要影響。由于其開放的結(jié)構(gòu)特征，納米框架結(jié)構(gòu)同時(shí)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(yīng)中的原子利用率。同時(shí)，它良好的表面滲透性使得表面和內(nèi)部的原子都能夠參與到催化反應(yīng)當(dāng)中，增強(qiáng)了催化過程中的分子傳輸和介質(zhì)傳輸。而作為獨(dú)特的納米框架結(jié)構(gòu)，金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)除了具備以上的優(yōu)點(diǎn)之外，其結(jié)構(gòu)單元之間的相連的 “橋”能促進(jìn)整個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的電子流動(dòng)，從而使其在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出更好的性能。曾杰課題組基于對(duì)金屬納米晶合成的動(dòng)力學(xué)調(diào)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(jí)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)體系中金屬離子比例的調(diào)控，研究人員合成了具有不同鉑銅比例的多級(jí)結(jié)構(gòu)，并深入探究了多級(jí)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過程和機(jī)理。該材料在電化學(xué)催化甲酸氧化的反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。該工作對(duì)于今后關(guān)于金屬多級(jí)結(jié)構(gòu)的研究具有重要的指導(dǎo)意義。

       上述研究得到了科技部青年“973”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家青年千人計(jì)劃、中科院百人計(jì)劃、中國(guó)科大創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育基金等項(xiàng)目的資助。