前言介紹

在2021年10月31日，香港城市大學張華教授（通訊作者）等人在Adv. Mater.上發表了題為“Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-Performance Electrochemical Hydrogen Evolution”的文章。

在本文中，作者通過濕化學接種法與非常規fcc-2H-fcc異相（2H：六方密堆積；fcc：面心立方）合成了各種Pd@Ir核-殼納米結構。通過fcc-2H-fcc異相Ir基納米結構在2H-Pd種子上的相選擇性外延生長，獲得了異相Pd₆₆@Ir₃₄納米顆粒、Pd₄₅@Ir₅₅多支化納米枝晶和Pd₆₈@Ir₂₂Co₁₀三金屬納米顆粒。

其中，異相Pd₄₅@Ir₅₅納米枝晶在酸性條件下對電化學析氫反應（HER）表現出優異的催化性能。在Pd₄₅@Ir₅₅納米枝晶上實現10 mA cm^-2的電流密度只需要 11.0 mV的過電位，低于傳統的fcc-Pd₄₇@Ir₅₃對應物、商用Ir/C和Pt/C。該工作不僅展示了合成新型異相納米材料在納米材料相工程（PEN）新興領域中具有廣闊應用前景的一條有吸引力的途徑，而且還強調了晶相在決定其催化性能方面的重要作用。

可控的構建具有明確異相的雙金屬納米結構，對于開發高效納米催化劑和研究結構相關的催化性能具有重要意義。基于此，香港城市大學張華教授和范戰西教授、香港科技大學邵敏華教授以及東南大學凌崇益副教授（共同通訊作者）等人報道了利用濕化學合成方法制備了具有獨特fcc-2H-fcc異相（fcc：面心立方；2H：AB堆積序列排列的六方密排）的Au@Pd核-殼納米棒。

所制備的fcc-2H-fcc異相Au@Pd核-殼納米棒表現出優異的電催化乙醇氧化反應（EOR）性能，其質量活性高達6.82 A mg_Pd^-1，分別是2H-Pd納米粒子、fcc-Pd納米粒子和商用Pd/C的2.44、6.96和6.43倍。

operando紅外反射吸收光譜揭示了在制備的異相Au@Pd納米棒上乙醇氧化具有快速反應動力學的C₂途徑。通過實驗結果和密度泛函理論（DFT）計算表明，異相Au@Pd納米棒的性能增強是因為非常規2H相、2H/fcc相邊界和Pd殼的晶格擴展所導致。此外，異相Au@Pd納米棒還可以作為甲醇、乙二醇和甘油電化學氧化的有效催化劑。該研究成果為在納米材料相工程（PEN）領域開發高性能電催化劑以面向未來的實際應用開辟了一條道路。

在幾十年里，貴金屬納米材料在成分、形態、尺寸、刻面、缺陷、結構等方面實現了可控結構。但是，貴金屬納米材料的相在決定其內在性質方面起著至關重要的作用，卻很少被探索。眾所周知，納米材料的相工程（PEN）專注于納米結構中原子排列的精細調節，已成為合成各種納米結構的有效方法。其中，通過集成不同的相（包括熱力學穩定相和非常規相）來構建異質納米結構引起了廣泛的關注。異相金屬納米材料可以用作乙醇氧化反應（EOR）、CO₂還原反應和析氫反應（HER）等各種催化反應的更有效催化劑。然而，大多數已報道的異質金屬納米材料具有不同相界的隨機分布，限制了對結構相關催化性能的全面理解。

總之，作者通過外延生長方法成功合成了具有fcc-2H-fcc異相的Au@Pd核-殼納米棒。所制備的fcc-2H-fcc異相Au@Pd納米棒已被用作堿性條件下一系列AOR的高性能電催化劑。異相Au@Pd納米棒對EOR和EGOR表現出優異的活性和穩定性，不僅優于fcc-Pd納米顆粒、2H-Pd納米顆粒和商用Pd/C，而且還優于已報道的大多數Pd基催化劑，將異相Au@Pd納米棒置于堿性條件下最好的Pd基EOR和EGOR電催化劑之列。

operando紅外反射吸收光譜研究表明，異相Au@Pd納米棒上的EOR主要通過快速C₂途徑進行，最終產物為CH₃COO^–。實驗結果和DFT計算表明，異相Au@Pd納米棒的獨特結構，包括非常規的2H相、2H/fcc相邊界和Pd殼的晶格膨脹，在提高其電催化EOR性能方面起著關鍵作用。本文提出的精細PEN策略為合成具有明確異相結構的納米材料提供了一種新方法，可以作為研究結構相關特性和應用的理想平臺。

1. Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-Performance Electrochemical Hydrogen Evolution. Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202107399.