第一作者：Geng Wu, Xusheng Zheng, Peixin Cui
通訊作者：洪勛、李亞棟
通訊單位：中國科學技術大學、清華大學
研究亮點：
1.發展了一種通用的非晶態貴金屬納米片的合成方法
2. 實現了高效且穩定的酸性OER
貴金屬納米材料的合成
貴金屬納米材料的催化活性，和尺寸、形貌密切相關。中間物種在金屬催化劑小表面的吸附和解吸動力學很大程度上取決于催化劑的表面結構。因此，在原子尺度構建精確的納米結構，以優化其本征活性，并增加活性位點的數量，是貴金屬納米催化劑實用化的關鍵一步。
晶體材料往往具有平移周期性，而無序的原子結構缺乏旋轉和平移對稱性，這使得無定形材料具有優異的彈性應變性能，大量不規則取向的鍵賦予表面大量的缺陷位和配位不飽和位點。這些獨特的性能在催化性能上具有更加獨特的優勢，而并不為人所熟知。
由于金屬鍵的各向同性，常規策略合成的貴金屬納米材料一般為晶體，而非晶態貴金屬納米晶的合成，依然是一個巨大挑戰。
成果簡介
有鑒于此，中國科學技術大學洪勛和清華大學李亞棟院士等人發展了一種普適性合成非晶態貴金屬納米片的新策略，表現出超高的OER活性和穩定性。
圖1. 合成機理示意圖
要點1：通用的合成策略
研究人員通過對乙酰丙酮金屬鹽和堿金屬鹽的混合物進行直接退火，制備得到了數十種厚度小于10 nm的非晶態貴金屬納米片。合成溫度介于乙酰丙酮金屬的熔點和堿金屬鹽的熔點之間。用水除去堿金屬鹽后，可獲得高產率的非晶態貴金屬基納米片，包括但不限于單金屬納米片（Ir，Rh，Ru），雙金屬納米片（RhFe，IrRu）和三金屬納米片（IrRhRu）。
圖2. 材料表征
要點2：優異的OER性能
通過調整貴金屬的原子排列，能夠優化其催化性能。非晶態Ir納米片在酸性介質下表現出優異的OER性能，相對于晶體Ir納米片和商用IrO2催化劑，其質量活性（vs.可逆氫電極，1.53 V）分別提高了2.5倍和17.6倍。
原位X射線吸收精細結構光譜表明，在OER過程中，Ir的價態增加到小于+ 4，并在反應后恢復到其初始狀態。
圖3. OER測試
小結
總之，這項研究發展了一種通用的非晶態貴金屬納米片的合成方法，進一步豐富了貴金屬納米材料的合成方法，也為OER等關鍵催化反應提供了新的借鑒。
參考文獻：
Geng Wu, et al. A general synthesis approach for amorphous noble metal nanosheets,Nature Communications, 2019.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12859-2
