Nature Commun：TEM观测Ag、Pd孪晶中在缺陷位点的氧化反应

纳米技术

2021-01-25

修饰缺陷的纳米材料能够显著改善氧化、催化、锂化等反应活性，但是对原子级别的缺陷对反应的控制没有得到很好的相关理解。有鉴于此，浙江大学张泽、王江伟，佛蒙特大学Frederic Sansoz等报道了通过in situ高分辨TEM、第一性原理计算等方法，揭示了一系列单独层错和孪晶界得到纳米孪晶Ag、Pd中氧化反应发生的位点。

氧化反应优先在此类交叉位点上成核，平面断层形成的氧缺陷移动，催化随后的层-层氧化物生长通过在氧化物-金属界面上的原子级台阶移位生长。以上发现结果为从原子级别对金属纳米材料中的金属界面缺陷生长过程的复杂反应动力学过程理解，能够用于通过缺陷工程调控纳米材料中的物理化学性质。

 本文要点：

（1）

通过原位的原子级观测实验、结合DFT计算，发现纳米孪晶中：界面型孪晶边界TB（coherent twin boundaries）、堆垛层错SF（stacking faults）位点实现了优先选择性氧化反应生长。

这种位点选择性由于在TB/SF位点上的更高结合能，同时TB/SF位点中的扩散效应得以增强。此外，缺陷辅助表面氧化反应机理揭示了其中成核、随后的生长过程具有非常重要的关系。

（2）

由于孪晶、堆垛层错SF在金属纳米晶中较为常见，本文发现的位点选择性机理能够有效的对纳米线材料生长、催化/化学/电催化反应，固相相转变过程。

参考文献

Zhu, Q., Pan, Z., Zhao, Z. et al. Defect-driven selective metal oxidation at atomic scale. Nat Commun 12, 558 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-020-20876-9

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20876-9