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2H/fccヘテロフェーズAuナノシート上のRhナノロッドの選択的エピタキシアル成長により,高効率の水素進化のための1D/2DRh-Auヘテロ構造を形成する

Jiawei Liu ¹, Wenxin Niu ², Guigao Liu ³

¹School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, 639798 Singapore.
²State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130022, China.
³Department of Chemistry, City University of Hong Kong, Kowloon, Hong Kong, China.
⁴Temasek Laboratories@NTU, Nanyang Technological University, Ninth Storey, BorderX Block, Research Techno Plaza 50 Nanyang Drive, 637553 Singapore.
⁵Institute of Physics, Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
⁶School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
⁷Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan, Guangdong 523808, China.
⁸School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
⁹Hong Kong Branch of National Precious Metals Material Engineering Research Center (NPMM), City University of Hong Kong, Hong Kong, China.

⁰School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, 639798 Singapore.

Journal of the American Chemical Society +

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2021年3月11日

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まとめ

ナノマテリアルの相工学により,非従来の相金ナノシートが生成されました. これらのテンプレートはロジウムナノロドの成長を誘導し,電気化学的水素進化反応の性能を向上させたヘテロ構造を形成した.

科学分野

材料科学
ナノテクノロジー
キャタリシス

背景

ナノ材料のフェーズ工学 (PEN) は,非標準的な結晶構造を持つ金属の合成を可能にします.
非従来のフェーズナノマテリアルは,精密に制御された金属ヘテロ構造を作るのに価値があります.
テンプレートフェーズが二次金属の成長にどのように影響するかを理解することは極めて重要ですが,十分に研究されていません.

研究の目的

ゴールドナノシートテンプレートの非従来の相がロジウムナノ棒の成長に及ぼす影響を調査する.
反応条件を制御することによって1D/2D Rh-Au ヘテロ構造の形成を体系的に探求する.
電気化学的水素進化反応のための合成ヘテロ構造の触媒活性を評価する.

主な方法

2H/面中心立方 (fcc) ヘテロフェーズによる2D正方形の金ナノシートの製造.
この金製ナノシートを使って一次元のロジウムナノ棒を育てます
黄金のテンプレート上のロジウムの核形成と成長部位を制御するためのチューニング反応条件.

主要な成果

3種類の1D/2DRh-Auヘテロ構造 (A型,B型,C型) が成功して合成されました.
ロジウムナノロッドの成長は,黄金のテンプレートの特定のフェーズ (2H,fcc-SF/T) と位置 (エッジ,基礎平面) に依存していることが観察されました.
C型ヘテロ構造は,すべてのエッジと基礎平面にロジウムが成長し,優れた性能を示した.

結論

異相金ナノシートの相と表面構造は,ロジウムナノ棒の成長パターンを大きく左右する.
精密に制御されたRh-Auヘテロ構造は,相工学を活用して製造することができます.
合成されたC型Rh-Auヘテロ構造は,高貴金属の主要な触媒に匹敵する,電気化学的な水素進化反応のための例外的な触媒活性を示しています.