金屬納米材料的表面控制是提高其催化性能的一個重要策略。特定面的原子排列可以顯著影響中間體在表面的吸附/解吸過程，導致具有不同暴露面的金屬納米材料具有不同的催化活性。然而，到目前為止，面控制的金屬納米材料的合成主要限于那些具有熱力學穩(wěn)定相的材料，精確控制具有非常規(guī)晶相的金屬納米材料的表面仍然是一個挑戰(zhàn)。研究認為，面控制技術和納米材料相工程(PEN)技術結合起來構建具有所需面的非常規(guī)相金屬納米材料，特別是金屬合金，可能是設計新型高性能催化劑的一種有前途的策略。
近日，香港城市大學張華、香港理工大學黃勃龍、朱葉和北京科技大學葛一瑤等通過調整2H-Pd種子的外延生長方向，利用一種新的選擇性外延合成方法合成了具有非常規(guī)2H相的NiRh合金。相對于通過側向外延(即NiRh在2H-Pd上主要垂直于[002]方向生長)得到的2H-Pd@2H-NiRh NPLs，NiRh主要平行于[002]方向垂直生長得到的2H-Pd@2H-NiRh NRs暴露了更多的(100)和(101)面。更重要的是，在堿性介質中，合成的2H-Pd@2H-NiRh NPLs和2H-Pd@2H-NiRh NRs的HOR性能均優(yōu)于fcc-NiRh，揭示了非常規(guī)晶相對催化HOR過程的有利貢獻。此外，與2H-Pd@2H-NiRh NPLs相比，2H-Pd@2H-NiRh NRs表現出更高的質量活性、比活性和交換電流密度，證明了2H-NiRh的面控制在提高HOR性能中的關鍵作用。實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明，2H-Pd@2H-NiRh NRs的這種優(yōu)異的HOR活性可歸因于在2H-NiRh的(100)和(101)面上更快的電子轉移、優(yōu)化的HBE/OHBE和較低的RDS能壘。總的來說，這項工作為合理設計和制備具有不同晶面的非傳統相金屬納米結構以研究其晶面相關的物理化學性質和應用鋪平了道路，這有利于開發(fā)性能更高的新型納米材料。Facet-controlled synthesis of unconventional-phase metal alloys for highly efficient hydrogen oxidation. Journal of the American Chemical Society, 2024. DOI: 10.1021/jacs.4c08905
