​发表第66篇AM!他用“PEN”写下纳米晶相之美!

人物介绍

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张华教授,现任香港城市大学(城大)化学系讲座教授。他于南京大学完成学士及硕士课程,再于北京大学师承刘忠范院士,获博士学位。他于比利时鲁汶大学及美国西北大学完成博士后研究,分别师从Francs C. De Schryver教授及Chad A. Mirkin教授。他曾任职美国Nanolnk公司及新加坡生物工程与纳米技术研究院,于2006年出任新加坡南洋理工大学助理教授,其后于2011年晋升终身制副教授,再于2013年升任教授席。2019年,他加入城大担任讲座教授。他的研究重点为纳米材料的相工程(PEN),以及外延增长异质结构的各种应用。(内容源于城大官网)
张华教授已发表500多篇论文。截止2020年5月,他的研究被引用超过73,900次(引文索引资料库) 和86,500次(谷歌学术搜索),H指数分别为133 和141。他曾当选英国皇家化学会会士(2014年)、亚太材料科学院院士(2015年)及欧洲科学院外籍院士(2020年)。根据汤森路透的数据,他于2014年位列材料科学「高度被引用研究员」,以及于2015至2019年位列化学及材料科学「高度被引用研究员」。2014年及2015年,他获选为「全球最具影响力的科学精英」,分别是当年17位及19位「现今最热门研究员」之一。他曾获多个奖项,包括南洋卓越研究奖(2011年)、SMALL青年科学家创新奖(2012年)、世界文化理事会特别表彰奖(2013年)、美国化学学会(ACS)纳米讲座奖(2015年)及澳大利亚伍龙贡大学校长国际学者奖(2016年)。值得注意的是,迄今为止,张华教授已经在《Advanced Materials》上发表论文达65篇。
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成果介绍

刚刚,《Advanced Materials》上又刊登了张华教授团队的新工作。

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在该工作中,他们基于晶种外延生长路线,通过湿化学法制备了各种Pd@Ir核壳异质结构催化剂,其含有非常规fcc-2H-fcc异质相。具体来说,他们以2H-Pd纳米颗粒为晶种,只需改变合成条件,即可得到Pd@Ir核壳纳米颗粒、Pd@Ir多枝状纳米枝晶和Pd@IrCo核壳纳米颗粒。由于纳米Ir在2H-Pd晶种上进行相选择性外延生长,所获得的纳米材料都具有明确的fcc-2H-fcc异质相。
作为概念验证应用,作者将合成的Pd@Ir纳米材料作为酸性体系下电催化HER的催化剂。值得注意的是,与常规的fcc-Pd47@Ir53对应物(Pd/Ir原子比为~47/53)、商业Ir/C和商业Pt/C相比,具有fcc-2H-fcc异质相的Pd45@Ir55多枝状纳米枝晶(Pd/Ir原子比为~45/55)表现出了优越的HER性能,在10 mA cm-2下过电位仅为11.0 mV,同时表现出更高的质量活性、更高的比活性以及更快的反应动力学。本文证明了纳米材料的晶体相在决定其催化性能方面的关键作用。相关工作以《Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-performance Electrochemical Hydrogen Evolution》为题在《Advanced Materials》上发表论文。
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图文导读

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图1. 含有fcc-2H-fcc异质相的Pd66@Ir34纳米颗粒的结构表征
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图2. 含有fcc-2H-fcc异质相的Pd45@Ir55纳米枝晶的结构表征
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图3. 含有fcc-2H-fcc异质相的Pd68@Ir22Co10纳米颗粒的结构表征
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图4. 电催化HER性能

总结展望

综上所述,本文报道了通过在2H-Pd晶种上进行相选择外延生长Ir,控制合成了各种Pd@Ir核壳异质结构,其含有非常规的fcc-2H-fcc异质相。结果,通过改变合成条件分别得到含有fcc-2H-fcc异质相的Pd66@Ir34纳米颗粒、Pd45@Ir55纳米枝晶和Pd68@Ir22Co10三金属纳米颗粒。在电催化HER性能表征测试中,在酸性电解质中,所合成的fcc-2H-fcc Pd45@Ir55纳米枝晶表现出优越的HER性能,在电流密度为10 mA cm-2时过电位仅为11.0 mV,甚至低于商业Pt/C和大多数报道的Ir基催化剂的过电位。

此外,与常规的fcc-Pd47@Ir53相比,含有fcc-2H-fcc异质相的Pd45@Ir55纳米枝晶具有更优的HER性能,如在10 mA cm-2下过电位更低,质量活性更高,比活性更高,反应动力学更快,从而有利地论证了纳米材料的晶相在决定其催化性能方面的关键作用。本文不仅为合理构建新型异质结构提供了一种有吸引力的策略,而且为纳米材料的相工程(PEN)这一新兴领域的应用铺平了道路。

文献信息

Preparation of fcc-2H-fcc Heterophase Pd@Ir Nanostructures for High-performance Electrochemical Hydrogen Evolution,Advanced Materials,2021.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202107399

原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/18/ea35fe5e72/

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