Adv Sci综述：多元贵金属纳米材料的合成

纳米技术

2021-11-22

贵金属的多金属纳米粒子NMMNs（Noble metal-based multimetallic nanoparticles）不同金属元素之间的协同作用，为催化剂的调控提供了丰富的机会。通过实验和理论计算之间结合，人们实现了通过调控粒径、组成、形貌、晶体结构等参数调控电催化活性。虽然目前电催化领域得到显著发展，但是合成构建性能理想的NMMNs催化剂（包括高反应活性、稳定性、产物选择性、大规模合成）具有非常大的挑战。

有鉴于此，光州科学技术院Dong Young Chung、韩国基础科学研究所（IBS）Taeghwan Hyeon等综述报道NMMN电催化剂的各种结构分类和普适性合成。对催化剂合成之后的后处理（比如取出表面活性剂改善催化反应活性、担载NMMN的合适基底材料）进行介绍。最后，总结和展望未来NMMN电催化剂的发展前景与挑战。

本文要点：

（1）

作者对目前合成NMMN材料的最新进展进行总结和讨论，按照结构进行分类（随机化合金、单原子合金、高熵合金、金属间材料、核壳结构、其他异质结构）。对其中每种结构的代表性合成方法、相关工作进行亮点介绍。

（2）

对于随机型合金材料，需要基于反应动力学对成核和生长过程控制催化剂的粒径和组成。目前一些先进的随机合金材料新颖形貌的合成工作中，人们通过晶面控制、刻蚀、电化学置换、Kirkendall效应等作用进行调控；目前单原子合金、高熵合金的可控合成方法较为缺乏，合成单原子合金或者高熵合金材料的关键在于合成过程中只沉积一个原子，或者需要快速对多种不同金属元素同时成核；目前人们能够得到Pt、Pd、Au的各种金属间材料，但是精确调控大小和组成仍然非常困难，需要发展更加新颖的合成技术；核壳结构纳米粒子能够通过晶种法以可控的方式进行合成，同时人们还发展了一锅法合成、将合金转变为核壳结构的方法；人们发展了通过晶种法合成其他异质结构NMMN材料，发现为了实现金属选择性的在特定晶面上进行各向异性沉积，表面活性剂起到非常重要的作用。不同金属之间的晶格失配和不互溶效应有助于形成异质结构。

（3）

除了讨论显著的进展，还对目前面临的挑战、如何解决这些挑战进行讨论。最后，作者对合成后材料的处理方法和手段进行总结。包括消除催化剂表面配体，选取合适的催化剂担载材料。

参考文献

Hyunjoong Kim, Tae Yong Yoo, Megalamane S. Bootharaju, Jeong Hyun Kim, Dong Young Chung*, Taeghwan Hyeon*, Noble Metal-Based Multimetallic Nanoparticles for Electrocatalytic Applications, Adv. Sci. 2021, 2104054

DOI: 10.1002/advs.202104054

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104054