国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

寫在前面

許多合金傾向于經(jīng)歷從隨機固溶體到完全有序的金屬間化合物的有序轉(zhuǎn)變。這種有序過程的驅(qū)動力是同類原子和異類原子之間的化學(xué)作用力，即不同類型的原子占據(jù)相鄰晶格位置的能量比同一類型的原子更有利。

由于所得的金屬間化合物具有獨特的原子有序排列結(jié)構(gòu)，根據(jù)構(gòu)-效關(guān)系，它們通常表現(xiàn)出比無序合金更加優(yōu)越的物理、化學(xué)性質(zhì)，如磁性、催化活性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面。

往期報道可見：

同一天，金屬間化合物，登上Nature子刊、JACS！；

同一天，金屬間化合物，登上Nature Catalysis與PNAS！

最新成果簡介

催化新星“金屬間化合物”連發(fā)Nature Synthesis，從核殼結(jié)構(gòu)、介孔結(jié)構(gòu)再到異質(zhì)結(jié)！

異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料由于其獨特的性質(zhì)而受到許多應(yīng)用的關(guān)注，這取決于每個單獨的組分的身份和它們之間的界面。然而，控制異質(zhì)結(jié)構(gòu)合成的難度和組分之間的界面限制了其應(yīng)用。

愛荷華州立大學(xué)黃文裕教授等人開發(fā)了一種膠體合成方法來制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬間納米材料(iNMs)，并基于電化學(xué)置換法和精確控制前驅(qū)體的添加來設(shè)計單個組分之間的界面。本文提出的方法可實現(xiàn)將四個不同的金屬間相分離段組合在一個納米顆粒中。

通過利用金屬間相-金屬界面的逐層生長途徑，在一維iNMs上實現(xiàn)了納米精度相分離控制，從而使不同金屬間相之間的界面數(shù)量達到最大。通過調(diào)節(jié)粒子中界面的數(shù)量，本文證明了異質(zhì)結(jié)構(gòu)iNMs中界面與體積比的系統(tǒng)控制。該方法為制備具有可控界面的復(fù)雜異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料提供了見解，使其性能和應(yīng)用的探索成為可能。

相關(guān)工作以《Engineered interfaces for heterostructured intermetallic nanomaterials》為題在《Nature Synthesis》上發(fā)表論文。

圖文導(dǎo)讀

圖1. 具有不同元素成分的iNMs異質(zhì)結(jié)

通過電化學(xué)置換合成策略在iNMs中實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)通用性，在此基礎(chǔ)上，作者設(shè)想通過精確控制不同Mⁿ⁺前驅(qū)體在Sn NP溶液中的添加量和添加順序，可以獲得具有不同結(jié)構(gòu)和元素成分的異質(zhì)相分離iNMs。Mⁿ⁺和Sn NPs之間的電置換反應(yīng)和金屬間相的形成是按照Mⁿ⁺的添加順序進行的。

如圖1a所示的PtSn₄-Cu₆Sn₅ iNMs是在具有Janus形態(tài)的不同金屬間相之間合成的，其中PtSn₄位于Cu₆Sn₅球體的一側(cè)。EDS進一步證明了相分離PtSn₄-Cu₆Sn₅ iNMs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成。當(dāng)Pt、Pd和Cu前體依次加入時，得到了含有三個金屬間相的iNMs，其中PdSn₄位于PtSn₄和Cu₆Sn₅之間，形成了“漢堡”結(jié)構(gòu)(圖1b)。在這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)iNM中，有兩個界面，PtSn₄-PdSn₄和PdSn₄-Cu₆Sn₅。PtSn₄和PdSn₄具有相同的“Sn-M-Sn”層狀晶體結(jié)構(gòu)。

在體系中加入第四種金屬離子(Pt²⁺、Pd²⁺、Au³⁺和Cu²⁺)，得到了具有四個金屬間相的納米材料PtSn₄-PdSn₄-AuSn-Cu₆Sn₅(圖1c)。并在具有相同晶體結(jié)構(gòu)的金屬間相(PtSn₄-PdSn₄)、具有不同晶體結(jié)構(gòu)但晶格失配小的金屬間相(PdSn₄-AuSn)和具有不同晶體結(jié)構(gòu)但晶格失配大的金屬間相(AuSn-Cu₆Sn₅)之間產(chǎn)生了幾種不同的界面。

作者進一步探索了通過簡單地添加更多的Mⁿ⁺來制備具有相同元素成分但不同金屬間相的異質(zhì)結(jié)構(gòu)iNMs的可能性，但發(fā)現(xiàn)在目前的反應(yīng)條件下，這種方法不能將形成的金屬間相轉(zhuǎn)化為另一種相。相反，改變前驅(qū)體添加速率作為動力學(xué)參數(shù)可以導(dǎo)致不同的金屬間相，例如PdSn₃-PdSn₄ iNMs(圖1d-f)。

圖2. iNM異質(zhì)結(jié)的生長機制

從金屬間化合物-Sn納米材料入手，作者提出了兩種生長次生金屬間化合物相的方法，包括第一金屬間化合物和Sn之間的界面生長，以及Sn模板其他部分的直接成核。PtSn₄和PdSn₄共享相同的空間群，晶格失配很小(<1%)。為了避免與Sn生成新的界面并最小化界面畸變，PdSn₄的生長開始于PtSn₄-Sn界面(圖2a)。

同樣，AuSn金屬間相也從PdSn₄-Sn界面開始沿界面生長(圖2b)，盡管AuSn的晶體結(jié)構(gòu)與MSn₄不同(M=Pt、Pd、Rh)。從AuSn到PdSn₄和Sn的生長規(guī)律來看，界面生長適用于具有不同空間群的金屬間相。而Cu₆Sn₅與MSn₄存在較大的晶格失配，因此在Sn上隨機發(fā)生成核(圖2c)。

從中間體觀察到的異質(zhì)結(jié)構(gòu)iNM生長機制如圖2d所示。以PtSn₄和PdSn₄為例，對于新金屬間相與現(xiàn)有金屬間相之間的小晶格失配，新金屬間相生長在Sn與現(xiàn)有金屬間相的界面處。結(jié)合對半MSn₄層中間體的觀察(圖1f)，相似晶格結(jié)構(gòu)之間的新金屬間相生長可以遵循從一側(cè)到另一側(cè)的逐層模式。然而，較大的晶格失配導(dǎo)致Sn表面的隨機形核，如Cu₆Sn₅生長為MSn₄-Sn(圖2c)。

圖3. 通過分層生長獲得具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的iNMs異質(zhì)結(jié)

基于電化學(xué)置換的制備策略的范圍可以擴展到具有幾個不同部分的異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料之外。上述研究的逐層生長機制可以通過電化學(xué)置換條件來精確控制單個粒子的界面-體積比。如圖3所示，PtSn₄-PdSn₄ iNMs包含兩個到七個或更多的交替相分離層。

值得注意的是，在七層iNM中，每一層都由一個沿[010]軸的MSn₄單胞組成，因此這些iNM中存在著PtSn₄-PdSn₄界面。一般認為，界面的電子結(jié)構(gòu)和相關(guān)特性與體相不同。因此，制備的iNMs以及可控的界面-體積比將在跨領(lǐng)域的基礎(chǔ)和機理研究中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

圖4. iNMs異質(zhì)結(jié)的界面外延生長

逐層生長機制促進了界面控制從PtSn₄和PdSn₄擴展到其他金屬間結(jié)構(gòu)。基于上述討論的界面生長機制，PtSn₄、PdSn₄和AuSn之間的界面iNMs是合理的。

如圖4a所示，異質(zhì)結(jié)構(gòu)iNMs包括PtSn₄-AuSn和PtSn₄-PdSn₄-AuSn兩種金屬間結(jié)構(gòu)，其金屬間結(jié)構(gòu)順序與加入金屬前驅(qū)體的順序一致。

如圖4b所示，PtSn₄、PdSn₄和AuSn之間表現(xiàn)出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中三個金屬間結(jié)構(gòu)按照PtSn₄-PdSn₄-AuSn的順序重復(fù)兩次。這些PtSn₄-PdSn₄-AuSn iNMs中只存在界面，而界面的種類比二元PtSn₄-PdSn₄ iNMs更廣泛，從相同晶體結(jié)構(gòu)之間的界面擴展到PdSn₄-AuSn和AuSn-PtSn₄等不同晶體結(jié)構(gòu)的界面。

展望

值得注意的是，就在上月，弗吉尼亞理工大學(xué)Huiyuan Zhu、Hongliang Xin，新加坡國立大學(xué)Qian He等人在《Nature Synthesis》上發(fā)表《Synthesis of core/shell nanocrystals with ordered intermetallic single-atom alloy layers for nitrate electroreduction to ammonia》為題的研究論文。

作者報道了具有可調(diào)單原子合金(SAA)層的Cu/CuAu核/殼納米晶的直接固相合成。這種合成方法可以推廣到其他Cu/CuM (M=Pt、Pd)體系，其中M原子孤立在Cu主體中。利用這種方法，可以控制銅表面的SAAs密度，從而獲得低密度和高密度的單原子。

研究顯示，在Cu中加入Au所引入的配體效應(yīng)，優(yōu)化了*NO₃和*N的化學(xué)吸附，從而顯著提升了電催化硝酸鹽還原制取氨的活性。這項工作通過創(chuàng)建具有SAA原子層的核/殼納米晶，推進了原子精確催化位點的設(shè)計，為廣泛的催化應(yīng)用開辟了道路。

最近，四川大學(xué)劉犇研究員、吉林大學(xué)喬振安教授等人在《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表《Ordered Mesoporous Intermetallic Ga-Pt Nanoparticles: Phase-Controlled Synthesis and Performance in Oxygen Reduction Electrocatalysis》為題的研究論文。

作者成功地精確合成了兩種介孔金屬間Ga-Pt納米顆粒(meso-i-Ga-Pt)，包括meso-i-Ga₃Pt₅和meso-i-Ga₁Pt₁。通過精心調(diào)整不同陰離子誘導(dǎo)的Ga鹽，優(yōu)化了合成過程中的自由能，實現(xiàn)了有序介孔i-Ga-Pt納米顆粒的金屬間相控制。作者系統(tǒng)地評價了有序介孔i-Ga-Pt在氧還原反應(yīng)(ORR)電催化中的金屬間相依賴性的催化性能。有趣的是，與meso-i-Ga₃Pt₅和商業(yè)Pt/C相比，meso-i-Ga₁Pt₁催化劑表現(xiàn)出異常高的ORR活性和穩(wěn)定性。

由此可見，金屬間化合物作為一類具有獨特原子結(jié)構(gòu)的催化劑，逐漸成為了新興研究熱點。未來，期待開發(fā)出更多基于金屬間化合物的新型納米結(jié)構(gòu)！

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/08/ef4f90e01b/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

催化新星“金屬間化合物”連發(fā)Nature Synthesis，從核殼結(jié)構(gòu)、介孔結(jié)構(gòu)再到異質(zhì)結(jié)！

相關(guān)推薦

催化新星“金屬間化合物”連發(fā)Nature Synthesis，從核殼結(jié)構(gòu)、介孔結(jié)構(gòu)再到異質(zhì)結(jié)！