有机定制合成网

上海凯康镁科技有限公司 电话:021-51009326 化合物定制询价
专注化合物定制合成服务

Angew. Chem. :Pd二十面体纳米晶用于氢的快速和非平衡吸收

为了实现氢能的大规模应用,挖掘能高效贮氢的材料是很重要的一步。其中,钯(Pd)的纳米晶体收到了很大的关注,因为它可以像海绵一样吸收氢,同时转变成钯化氢(PdHx)。目前大家普遍认为的吸收氢的机理是:在少量氢进入的时候,粒子先变成一个固溶体(α相;PdHx,x < 0.017);随着更多H的进入,β相 (PdHx,x > 0.58) 会从粒子的角上开始成核并慢慢长大,最后整个粒子都变成β相。在相转变过程中要经历一种α和β两相共存的状态(即两相路径)。由于相界面一般具有高能量,合成中间相在热力学的层面上是不利的,从而阻碍了进一步的氢化和最终具有高浓度的纯PdHx的合成。


近日,Manos Mavrikakis教授, Younan Xia教授等人发现使用Pd的二十面体,一种具有多重孪晶的纳米晶体,来吸收氢,这个问题可以得到克服。在吸收氢的过程中,二十面体的粒子一直是一个纯相,只是氢的浓度在不断上升 (即单一相路径)。因为没有任何相界面的产生,中间相的PdHx会相对容易形成,从而促进氢进一步的吸收以及高浓度的氢化钯的合成。



1

二十面体的结构赋予了它这样特殊的优良的性能。一个二十面体是由二十个相同的正四面体共顶点拼接而成。它们所共的顶点成为二十面体的中心,这个顶点所对的面成为二十面体的表面。拼接后这些四面体共享的面都会成为孪晶界面。有趣的是,在构建二十面体时,四面体的晶格将被拉伸,否则就会留下空隙。

3

在后续作者尝试解释二十面体能保持在单一相的状态下吸收氢的原因时,作者发现吸氢的机理和粒子的大小有很大的关系。尽管12 nm的八面体不能和12 nm的二十面体一样抑制相界面的产生,7 nm的八面体可以做到。这个发现同样可以用来解释二十面体的特殊行为:在吸氢的时候,孪晶界面会率先饱和。所以每个小的四面体单元都可以被看作是一个独立的粒子在吸氢。当每个单元都在用单一相吸氢,整个二十面体就使用单一相吸氢。这些发现让作者联想到类似的当粒子较小时表现的超顺磁性。但是更深的解释还等待进一步研究。


除了特殊的吸氢路径,12 nm的二十面体吸氢的速率也比同尺寸的八面体快很多。作者的理论计算把这归结于前面提到的二十面体内部的拉伸应变。所有这些在Pd-H体系的发现都可能可以扩展到其它类似材料,比如说磷酸铁锂(LixFeOx)用于锂贮存。


Pd吸氢所得到的二十面体的PdHx (x = 0 ‒0.7) 也是很有潜力的能源材料和催化材料。作者发现它们具有很突出的热稳定性和催化稳定性。作者的理论计算表明这是因为拉伸应变提高了氢在Pd里面的稳定性。

4
5




文信息

Fast and Non-equilibrium Uptake of Hydrogen by Pd Icosahedral Nanocrystals

Siyu Zhou, Dr. Marc Figueras-Valls, Dr. Yifeng Shi, Dr. Yong Ding, Prof. Dr. Manos Mavrikakis, Prof. Dr. Younan Xia


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202306906




有机定制合成网 » Angew. Chem. :Pd二十面体纳米晶用于氢的快速和非平衡吸收

咨询化合物定制合成与纳米材料 提供技术支持和售后服务

咨询定制合成 购买化合物产品
在线营销
live chat
cache
Processed in 0.011620 Second.