夏幼南Chem. Eur. J.: 单晶铂纳米棒合成的简单途径和对称性降低的机理研究
雨辰 雨辰 2020-12-02

具有各向异性形状的贵金属纳米晶体由于其独特的性能而受到越来越多的关注。

有鉴于此,佐治亚理工学院夏幼南教授等人,提出了一种简便的新合成方法,可以得到尺寸及长宽比可控的铂单晶纳米棒。

本文要点

1报道了一种铂单晶纳米棒的简易合成方法,并通过对其生长机理的研究,指出在反应初期生成的铂纳米颗粒的结合以及由局部氧化刻蚀诱发的定向生长是导致铂纳米棒取向性生长的原因。在存在聚乙烯基吡咯烷酮的情况下,通过在160°C下简单地在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中还原Pt(IV)前驱体来制备宽高比可调节至2.1的Pt纳米棒的简便方法。

2除了通常观察到的作为溶剂和还原剂的作用外,DMF还可以分解生成CO,CO是一种能够选择性钝化Pt {100}面以促进纳米棒形成的封端剂。可以通过改变参与合成的Pt(IV)前驱体的量以及PVP的浓度来调节纳米棒的尺寸和长径比,因为PVP具有稳定剂和助还原剂的双重作用。

3对纳米棒生长机理的进一步研究发现,其生长过程中的对称性降低主要由于:(1)在反应初期生成的铂的小颗粒通过相互附着连接及随后的再结晶来生成铂纳米棒;(2)铂前驱体释放出的氯离子和反应溶液中溶解的氧气可以在已生成的铂纳米立方体表面引发局部氧化刻蚀,因此诱导铂纳米晶打破其对称性并沿着某一方向生长成为纳米棒。

总之,该工作不仅提出了一种合成高质量铂单晶纳米棒的方法,还探索了纳米晶体打破其晶格对称性进行取向性生长的机理,为其他纳米晶体材料的合成提供了理论和实验基础。

参考文献:

Ruhui Chen et al. A Simple Route to the Synthesis of Pt Nanobars and the Mechanistic Understanding of Symmetry Reduction. Chemistry – A European Journal, 2020.

DOI: 10.1002/chem.202004104

https://doi.org/10.1002/chem.202004104


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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