张华JACS：Rh纳米棒在2H/fcc异相Au纳米片上的选择性外延生长以形成1D/2D Rh-Au异质结构用于高效制氢

Nanoyu

2021-03-12

纳米材料相工程（PEN）使制备具有不同于热力学稳定相的非常规相的金属纳米材料成为可能。这些非常规相纳米材料可以作为模板构建精确控制的金属异质结构，具有广泛的应用前景。然而，关于模板的非常规相如何影响二次金属的形核和生长仍需要系统的研究。

近日，香港城市大学张华教授报道了采用一锅法高产率制备了正方形2H/fcc异相Au纳米片。这种2H/fcc Au纳米片具有独特的结构，即两对具有2H/fcc异相和fcc相的相对边缘（2H/fcc和fcc边缘），以及具有2H/fcc异相的两个基面，为在不同区域的不同晶相上选择性生长二次金属提供了有效的模板。基于此，研究人员通过在2H/−Au纳米片上外延生长Rh纳米棒，成功获得了三种类型的1D/2D Rh-Fcc Au异质结构。

文章要点

1）在A型异质结中，Rh纳米棒只生长在面心立方缺陷上，包括层错（SF）或孪晶界（T）（fcc-SF/T），以及Au纳米片的两个2H/fcc边缘的2H相，表现出高的位置选择性和低的生长密度。在B型异质结中，与A型异质结相比，在两个2H/fcc边缘的fcc-SF/T和2H相上生长了较多的Rh纳米棒，其也开始在两个2H/fcc基面的相同晶体结构上生长，表现出中等的位置选择性和生长密度。在C型异质结中，与B型异质结相比，在两个2H/fcc边缘和两个2H/fcc基面的fcc-SF/T和2H相上生长了更多的Rh纳米棒，同时也开始在四个边和两个基面的fcc相上生长，表现出无位置选择性和较高的生长密度。高活性的fcc-SF/T和2H相提供了前提条件，而对反应速率的精确调控则保证了这些1D/2D Rh−Au异质结的可控生长。

2）实验结果显示，在酸性介质中，C型Rh−Au异质结被用作电化学析氢反应（HER）的电催化剂时，其在电流密度为10 mA cm⁻²时，过电位为8.7 mV，在30 mV时，Tafel斜率为29.5 mV dec⁻¹，周转频率（TOF）为6.5 8 s⁻¹。其优异的HER催化性能使其可媲美已报道的Rh基和其他贵金属基HER电催化剂。

参考文献

Jiawei Liu, et al, Selective Epitaxial Growth of Rh Nanorods on 2H/fcc Heterophase Au Nanosheets to Form 1D/2D Rh−Au Heterostructures for Highly Efficient Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c00612

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.1c00612