厦门大学化学化工学院廖洪钢课题组：原子级追踪Pt3Ni-Ni(OH)2核壳结构在气液界面的动态生长

    厦门大学化学化工学院廖洪钢教授团队通过自主开发的原位液体池透射电镜技术原子级观察Pt₃Ni-Ni(OH)₂核壳结构在气液界面处的动态生长变化过程。

铂基合金纳米粒子的催化剂广泛应用于质子交换膜燃料电池的研究，其催化活性远高于商用Pt。其中，双金属Pt-Ni纳米结构被认为是最有前途的阴极催化剂，不仅可以极大减少Pt的用量，还具有重要的催化结构-性能关联(协同效应和电子效应)增强电化学性能。但是，其形成机理是不清楚的，特别是界面结构的形成机理是未知的。了解这些结构的生长路径，是能够指导非原位实验合成的。

近十年来，随着原位液体透射电镜技术的发展，研究者们早已实现了纯金属纳米粒子生长轨迹的追踪，包括纳米粒子的成核生长、自组装和电化学沉积。与纯金属纳米粒子相比，合金纳米粒子或其氧化物核壳体系的生长途径更为复杂。在金属纳米粒子生长过程中，随着多种金属元素的引入，很难单独地识别它们的行为，无论是单独作为不同的元素，还是作为合金成分，尤其在气固液界面的行为。

最近，厦门大学化学化工学院廖洪钢教授团队采用自主开发的原位液体池透射电镜技术实现了原子级观察Pt₃Ni-Ni(OH)₂核壳结构在气液界面处的动态生长变化过程。通过系统调节Pt和Ni前驱体浓度的比例和电子束剂量，揭示了Pt₃Ni-Ni(OH)₂核-壳体系的潜在生长机理和转变机制，特别是在气液界面上层状材料的成核生长过程（如下图）。论文第一作者为厦门大学博士生张俊玉，通讯作者为廖洪钢教授。

图1 原子级追踪Pt₃Ni-Ni(OH)₂核壳结构在气液界面的动态生长 

该研究结果以“Tracking the atomic pathways of Pt₃Ni-Ni(OH)₂ core-shell structures atthe gas-liquid interface by in-situ liquid cell TEM”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。

Citation：Zhang J, Li G, Liao HG, Sun SG. Tracking the atomic pathways of Pt₃Ni-Ni(OH)₂ core-shell structures at the gas-liquid interface by in-situ liquid cell TEM. Sci. China Chem., 2020, 63, doi.org/10.1007/s11426-019-9663-8。

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作者简介

张俊玉，博士生，厦门大学化学化工学院，主要从事液体电镜和光电催化性能研究。在J. Mater. Chem. A, Nanoscale，Sci. China Chem.等杂志发表SCI论文10余篇。

 

廖洪钢，教授，博士生导师，厦门大学化学化工学院。主要从事原位液体气体透射电镜研究纳米材料生长过程，能源材料储能过程，催化反应反应历程。在Science（2篇）， J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed. Sci. China Chem.等SCI期刊上发表论文40余篇。主持国家青年千人项目和国家自然科学基金基金等。