刘犇和许冬冬课题组开发了一种快速水相制备钯基多元合金超细纳米线的方法

为了提升贵金属纳米材料的电催化性能，材料科学家设计制备了一系列具有不同形貌、结构和组成的贵金属基电催化剂材料。其中，一维超细纳米线因具有高原子利用率、暴露活性位点多、易于电子传输等诸多优点，一直以来是研究者关注的重点。目前超细纳米线的合成大多是在油相体系中实现的。考虑到油相合成体系成本高、反应条件苛刻、难以扩大化合成等缺点，如何开发一种快速、简易、成本低、组分可调、催化性能高的合成体系，是目前超细纳米线研究的一个重要研究方向。

四川大学刘犇课题组和南京师范大学许冬冬课题组基于双十八烷基氯化铵(DODAC)独特的自组装形式, 使其在水相中形成稳定的二维六方胶束，并以之作为纳米反应器，成功实现了在棒状胶束的间隙处导向超细纳米线钯基合金的定向形成。该合成方法具备快速、可扩大化、成本低、元素种类可以大范围调节等诸多优点，且所得纳米线的直径在2.6纳米左右，形貌均一。以Pd作为主要合金元素，通过简单加入其它的金属源，实现了二元、三元、四元等组成合金纳米线的批量制备。这些钯基合金纳米线包括：二元的PdFe、PdCo、PdNi、PdCu、PdZn、PdRu、PdRh、PdAg、PdCd、PdIr、PdPt、PdAu、PdS、PdP；三元的PdAuCu、PdCoNi、PdCuZn、PdCuNi、PdAgCu、PdAuCu、PdRuAg、PdAuRu、PdPtAu；四元的PdAuAgCu, PdCoCuNi、PdAuCuNi、PdPtAuCu、PdIrPtAu等。通过考察上述不同元素组成和比例的钯基纳米线的电催化性能，可以筛选出多种催化性能优越的电催化剂材料。例如，四元PdAuCuNi纳米线的乙醇电氧化性能远高于PdAuNi、PdNi、Pd纳米线等。此外，钯基合金纳米线还适用于其它电催化反应类型，为探究电催化材料的形貌/组成与电催化性能之间的相互关系与机制提供大量可选择的材料基础。
图1 Pd基超细线的普适性合成方法
该成果以“A Universal Strategy for Fast, Scalable, and Aqueous Synthesis of Multicomponent Palladium Alloy Ultrathin Nanowires”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi:10.1007/s11426-020-9872-4）。点击左下角“阅读原文”，可阅读和下载全文。

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通讯作者简介

许冬冬，南京师范大学化学与材料科学学院副教授，硕士生导师。2009年和2014年分别于南开大学和上海交通大学获得学士学位和博士学位。长期致力于基于自组装水相无机纳米材料的可控制备，近年来，通过设计合成或选用一些具有特殊自组装行为的新型表面活性剂分子，实现了在水溶液中制备不同维度、结构、组分的贵金属基电催化剂材料，深入研究不同维度纳米结构的构建机理，并详细探讨催化剂的结构和组分对电催化性能的影响及相应的电催化机制。近年来，在Nat.Commun., ACS Central Sci., Nano Lett., Chem. Sci.等学术期刊上发表论文50余篇。

刘犇，四川大学化学学院教授。2013年于上海交通大学获得博士学位；随后分别在马里兰大学和康涅狄格大学从事博士后研究（2013-2017年）。2017年受聘江苏特聘教授加入南京师范大学化学与材料科学学院；近期加入四川大学化学学院从事教学科研工作。刘犇博士长期从事介观金属晶体合成化学的研究工作，提出了介观金属晶体合成的新方法，解决了介观晶体合成过程成核动力学不可控等难题，构建了介观金属晶体催化的构效关系和机制。近年来，在科学通报、中国科学化学、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Matter等国内外学术期刊上发表论文70余篇。