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西安交大高传博Angewandte:铂-非贵金属合金纳米线的新型水相合成策略

超细铂-非贵金属合金纳米线具有尺寸小、比表面积大、导电性好及具有双金属效应等特点,是一类理想的催化剂。截至目前,绝大部分报道的超细铂-非贵金属合金纳米线是在油相体系中制备的,存在合成成本高、非环境友好及强表面封端剂难以有效去除等不足。相比之下,水相合成方法能很好地弥补油相合成方法的这些不足。然而,由于铂盐与非贵金属盐存在较大的氧化还原电位差,难以在水溶液中实现两者的有效共还原。因此,发展形貌、组成和尺寸可控的铂-非贵金属合金纳米材料的水相合成方法依然是研究难点,对于高效铂基催化剂的研发具有重要意义。

西安交大高传博Angewandte:铂-非贵金属合金纳米线的新型水相合成策略

近日,西安交通大学前沿院高传博课题组将化学镀原理引入到贵金属纳米材料的水相合成体系,通过亚硫酸盐的引入有效弥补了金属盐还原电位之间的巨大差异,从而实现了铂盐与非贵金属盐的共还原,成功制备了一系列超细铂-非贵金属合金纳米线(直径约2.6 nm)。亚硫酸盐的引入还导致了表面硫修饰,在超细纳米线的表面构筑了大量原子级别的Pt/M-S(OH)界面,从而在碱性条件下具有优异的析氢(HER)活性。在1 M KOH电解液中,含3 µg Pt的纳米线在70 mV的过电位下便可得到75.3 mA cm–2的活性,为商业铂碳催化剂的5.1倍,优于先前报道的催化剂。该类材料有望应用于电解水制氢及氯碱工业,显著降低这些应用的电能损耗。

西安交大高传博Angewandte:铂-非贵金属合金纳米线的新型水相合成策略

图:超细铂镍合金纳米线的水相合成及析氢性能。(a)透射电镜图片;(b)亚硫酸盐在铂镍共还原中的作用;(c)该类纳米线优越的析氢活性。

        该工作得到了国家自然科学基金及唐仲英基金会等项目的支持。相关论文以“Aqueous Synthesis of Ultrathin Platinum/Non-Noble Metal Alloy Nanowires for Enhanced Hydrogen Evolution Activity”为题发表在国际化学领域权威期刊Angewandte Chemie International Edition(影响因子12.102)上。该项成果由西安交通大学、美国加州大学河滨分校及陕西师范大学合作完成。论文第一作者为西安交通大学前沿院博士研究生刘钊钧。西安交通大学前沿院为该论文的第一及通讯作者单位。

 

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201806194.

高传博课题组主页:http://gaochuanbo.gr.xjtu.edu.cn.

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