2007年6月11日星期一

旧闻一则

以下内容来自中科院网站,有经过改动和删节。

厦门大学化学化工学院孙世刚和美国佐治亚理工学院王中林等科学家采用一种新的电化学方法,首次制备出具有高表面能的二十四面体铂纳米晶粒催化剂,显著提高了铂纳米催化剂的活性和稳定性,在能源、催化、材料、化工等领域具有重大的意义和应用价值。

他们发展了一种新的电化学方法,能够控制纳米晶体的表面结构和生长,合成具有高表面能的金属纳米晶体,而传统的化学法只能合成低表面能的金属纳米晶体。

在研究中发现,铂族金属单晶的高指数晶面不仅催化活性很高,而且稳定性好,这是因为高指数晶面具有开放的表面结构和高密度的台阶原子,而且处于短程有序环境。因此,制备表面为高指数晶面结构的铂纳米晶粒,是显著提高催化剂活性和稳定性的重要途径。但是,铂晶体在生长过程中沿高指数晶面方向的生长速度远快于沿低指数晶面方向,导致高指数晶面趋于消失,最终生成的铂晶体表面主要由原子排列密集的{111}、{100}等低能低指数晶面组成。

课题组利用高指数晶面在氧化条件下稳定性高的特点,通过方波电位产生的周期性氧化/还原的驱动,调控铂纳米晶体生长过程的表面结构,首次制备出高指数晶面结构的二十四面体铂纳米晶体。同时控制条件,可使铂纳米晶体的尺度在二十到几百纳米内变化。通过高分辨电子显微镜研究证实,所制备的二十四面体铂纳米晶体由{730}、{520}、 {210}、 {310}等高指数晶面围成,并具有很高的热稳定性,可耐高达800摄氏度的高温。5月4日出版的美国《科学》杂志以长篇报道刊登了这项最新成果。

孙世刚和王中林认为该研究的重大意义主要在于:所发展的表面结构控制生长的电化学方法可以拓展到其他铂族金属,如钯、铑等,也可以运用到制备其他高指数晶面组成的不同形状的金属纳米晶体。这将丰富纳米晶体表面结构控制生长的内涵,深化对金属晶体生长规律的认识;该研究不仅开辟了一条通过控制纳米粒子表面原子排列结构提高催化剂性能的崭新途径,也是将模型电催化剂的基础研究推进到实际催化剂设计和研制过程中的一个重大进展。

《科学》杂志的3位评审人对该工作的原创性和重要性给予高度评价,认为这一科研成果不仅指明了一种控制纳米粒子生长使高指数晶面暴露在外的新思路和新方法,而且将导致异相催化中的新发现。

果然,我是没有科学上的敏锐性的。想起来就在这个时间前后完成了一篇纳米材料方面的综述作业,老师特别批注了可以关注一下自己学院老师的研究进展,我很迟钝地没有领悟。刚才搜索铂纳米关键字,铺天盖地的都是关于这个成果的报道。呵呵,Science呐,这可是金字招牌,谁都要来分一杯羹,就算只是抢新闻也要特意强调一下Science。呼~在感受到研究意义重大的同时,我更感觉到了孙世刚老师的前途,嘻嘻,玩笑而已,但是的确很有希望补个院士呢。林鹏院士刚去世不久,想起那个闹剧似的车祸,我们学校的所有院士全部挂彩,还终于走了一个,很有些恶心~算了,这种东西,不适合我这种差等生关心,我只需要为今天的传质与分离工程考试平安过关小小庆贺一下,然后再为后天的反应工程继续头痛……

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