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陽離子交換反應是合成復雜結構的經典方法，但是目前人們對于陽離子交換的機理不是非常清楚，這影響了人們對陽離子交換反應的認識和陽離子交換合成的應用。

有鑒于此，廈門大學黃小青教授、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所徐勇研究員等報道通過XAS表征觀測發現K₂RuCl₆和CoSn(OH)₆在溶液相進行陽離子交換反應中，發現Ru-Cl變成Ru-O/OH的現象。由于Pt-Cl無法變成Pt-O/OH，因此K₂PtCl₆和CoSn(OH)₆之間的陽離子交換無法進行。

本文要點

（1）

理論模擬計算說明Ru-O和含有Co缺陷的CoSn(OH)₆之間通過相互作用增強吸附，因此促進電子轉移。在K₂RuCl₆和ASn(OH)₆ (A=Mg, Ca, Mn, Co, Cu, Zn)之間的陽離子交換，以及K₂PdCl₆/Na₃RhCl₆/K₂IrCl₆與CoSn(OH)₆之間的陽離子交換實驗，驗證這種機理。

（2）

陽離子交換生成的不含Pt的CoRuSn(OH)₆得到了優異的性能，質量活性達到15.0 A mg_Ru^-1，功率密度達到11.6 W mg_Ru^-1。構筑的陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）器件性能超過了商業化PtRu/C的性能（11.8 A mg_Ru+Pt^-1和9.0 W mg_Ru+Pt^-1）。這項工作首次揭示了陽離子交換法的機理，打破了經典的刻蝕-吸附機理，有助于許多不同領域的基礎研究和實際應用發展。

參考文獻

Shangheng Liu, Xiaocan Wang, Wei-Hsiang Huang, Qiugen Zhang, Jiajia Han, Yingtian Zhang, Chih-Wen Pao, Zhiwei Hu, Yong Xu, Xiaoqing Huang, Solvation Effect-Determined Mechanisms of Cation Exchange Reactions for Efficient Multicomponent Nanocatalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202418248

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202418248