前言介绍

在2021年10月31日，香港城市大学张华教授（通讯作者）等人在Adv. Mater.上发表了题为“Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-Performance Electrochemical Hydrogen Evolution”的文章。

在本文中，作者通过湿化学接种法与非常规fcc-2H-fcc异相（2H：六方密堆积；fcc：面心立方）合成了各种Pd@Ir核-壳纳米结构。通过fcc-2H-fcc异相Ir基纳米结构在2H-Pd种子上的相选择性外延生长，获得了异相Pd₆₆@Ir₃₄纳米颗粒、Pd₄₅@Ir₅₅多支化纳米枝晶和Pd₆₈@Ir₂₂Co₁₀三金属纳米颗粒。

其中，异相Pd₄₅@Ir₅₅纳米枝晶在酸性条件下对电化学析氢反应（HER）表现出优异的催化性能。在Pd₄₅@Ir₅₅纳米枝晶上实现10 mA cm^-2的电流密度只需要 11.0 mV的过电位，低于传统的fcc-Pd₄₇@Ir₅₃对应物、商用Ir/C和Pt/C。该工作不仅展示了合成新型异相纳米材料在纳米材料相工程（PEN）新兴领域中具有广阔应用前景的一条有吸引力的途径，而且还强调了晶相在决定其催化性能方面的重要作用。

可控的构建具有明确异相的双金属纳米结构，对于开发高效纳米催化剂和研究结构相关的催化性能具有重要意义。基于此，香港城市大学张华教授和范战西教授、香港科技大学邵敏华教授以及东南大学凌崇益副教授（共同通讯作者）等人报道了利用湿化学合成方法制备了具有独特fcc-2H-fcc异相（fcc：面心立方；2H：AB堆积序列排列的六方密排）的Au@Pd核-壳纳米棒。

所制备的fcc-2H-fcc异相Au@Pd核-壳纳米棒表现出优异的电催化乙醇氧化反应（EOR）性能，其质量活性高达6.82 A mg_Pd^-1，分别是2H-Pd纳米粒子、fcc-Pd纳米粒子和商用Pd/C的2.44、6.96和6.43倍。

operando红外反射吸收光谱揭示了在制备的异相Au@Pd纳米棒上乙醇氧化具有快速反应动力学的C₂途径。通过实验结果和密度泛函理论（DFT）计算表明，异相Au@Pd纳米棒的性能增强是因为非常规2H相、2H/fcc相边界和Pd壳的晶格扩展所导致。此外，异相Au@Pd纳米棒还可以作为甲醇、乙二醇和甘油电化学氧化的有效催化剂。该研究成果为在纳米材料相工程（PEN）领域开发高性能电催化剂以面向未来的实际应用开辟了一条道路。

在几十年里，贵金属纳米材料在成分、形态、尺寸、刻面、缺陷、结构等方面实现了可控结构。但是，贵金属纳米材料的相在决定其内在性质方面起着至关重要的作用，却很少被探索。众所周知，纳米材料的相工程（PEN）专注于纳米结构中原子排列的精细调节，已成为合成各种纳米结构的有效方法。其中，通过集成不同的相（包括热力学稳定相和非常规相）来构建异质纳米结构引起了广泛的关注。异相金属纳米材料可以用作乙醇氧化反应（EOR）、CO₂还原反应和析氢反应（HER）等各种催化反应的更有效催化剂。然而，大多数已报道的异质金属纳米材料具有不同相界的随机分布，限制了对结构相关催化性能的全面理解。

总之，作者通过外延生长方法成功合成了具有fcc-2H-fcc异相的Au@Pd核-壳纳米棒。所制备的fcc-2H-fcc异相Au@Pd纳米棒已被用作碱性条件下一系列AOR的高性能电催化剂。异相Au@Pd纳米棒对EOR和EGOR表现出优异的活性和稳定性，不仅优于fcc-Pd纳米颗粒、2H-Pd纳米颗粒和商用Pd/C，而且还优于已报道的大多数Pd基催化剂，将异相Au@Pd纳米棒置于碱性条件下最好的Pd基EOR和EGOR电催化剂之列。

operando红外反射吸收光谱研究表明，异相Au@Pd纳米棒上的EOR主要通过快速C₂途径进行，最终产物为CH₃COO^–。实验结果和DFT计算表明，异相Au@Pd纳米棒的独特结构，包括非常规的2H相、2H/fcc相边界和Pd壳的晶格膨胀，在提高其电催化EOR性能方面起着关键作用。本文提出的精细PEN策略为合成具有明确异相结构的纳米材料提供了一种新方法，可以作为研究结构相关特性和应用的理想平台。

1. Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-Performance Electrochemical Hydrogen Evolution. Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202107399.