近日，环化学院纳米化学与生物学研究所赵微教授团队在纳米科技领域国际顶级期刊《Nano Letters》上发表题为“Unveiling the Dynamic Electrocatalytic Activity of Online Synthesized Bimetallic Nanocatalysts via Electrochemiluminescence Microscopy”的研究论文。
雙金屬納米電催化劑通過兩種金屬之間的協同作用，可以改變反應中間體的穩定性和反應路徑，從而提高反應的效率、選擇性和穩定性，在能源轉換和環境應用中發揮著重要作用。然而，爲了獲得更高的雙金屬電催化效率，需要在原子水平、納米尺度上精確調控雙金屬納米顆粒的合成過程，並深入了解納米顆粒的組分、結構與其催化活性之間的關系。
在前期研究的基礎上，趙微教授團隊報道了一種電化學發光成像與在線電沈積相結合的技術，可以精確控制雙金屬元素比例和結構，並在單個顆粒水平實時成像納米催化劑動態變化的電催化活性。采用電致化學發光成像（ECLM）顯微鏡，對單個納米光催化材料施加可控的脈沖電位，在120秒的時間尺度內，通過負電位沈積合成雙金屬Au@M（M：Pt、Rh和Pd）核殼結構納米顆粒。隨著金屬殼層的增長，雙金屬顆粒表面原子比例及電子結構逐漸變化，通過切換正電位連續成像其非線性變化的電催化活性。爲了消除尺寸效應，引入了光子通量密度量化單個顆粒的電催化反應效率。通過單顆粒統計分析，確定了不同雙金屬納米顆粒的最佳表面元素比例。相較于其他光-電結合的成像技術，ECLM不需要外部光源，可同時捕獲和精准測量多個納米單顆粒界面的電化學反應過程，這種實時、高通量的成像技術，一方面有助于雙金屬電催化協同效應的機理研究，另一方面可極大地推動電催化劑的設計以及優選。
該工作由尊龙凯时和南京大學合作完成，趙微教授和南京大學徐靜娟教授爲論文共同通訊作者，並得到了國家自然科學基金重點項目和面上項目等資助和支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c01026
