Nature子刊：原位动态形成高度分散Pt-Ni纳米颗粒，实现高效多相催化！

第一作者：Min Xu, Yukwon Jeon

通讯作者：John T. S. Irvine

通讯邮箱：英国圣安德鲁斯大学

论文速览

在精心设计的纳米颗粒结构中，结合贵金属和地球上丰富的双金属催化剂可以实现成本有效和稳定的多相催化。

本论文提出了一种通过高温还原条件下的脱溶和表面反应协同生长镍（Ni）和铂（Pt）纳米粒子的新方法。通过在钙钛矿纳米纤维上工程化精细分散的镍修饰的铂纳米粒子（1-6 nm），实现了低成本且稳定的多相催化。

研究发现，通过金属-载体相互作用促进Ni阳离子的成核，随后Ni镍物种与Pt反应形成合金纳米粒子，这些过程共同产生了比单一过程更小的纳米粒子。

在钙钛矿表面产生的可调谐均匀的Pt-Ni纳米粒子，其活性和稳定性超过了1 wt.% Pt/γ-Al2O3催化剂的CO氧化性能。该方法预示着支持的双金属纳米粒子的原位制备成为可能，这些纳米粒子具有工程化的成分分布和性能。

图文导读

图1：催化剂设计和制备过程的示意图，以及不同处理条件下的钙钛矿纳米纤维的扫描电子显微镜（SEM）图。通过热重分析（TGA）和温度程序还原（TPR）分析了样品的重量损失和还原特性。

图2：透射电子显微镜（STEM）图和能量色散X射线光谱（EDX）元素图，展示了不同温度下还原的LCNT-Pt纳米纤维上纳米粒子的尺寸和分布变化。

图3：高分辨率STEM（HR-STEM）分析揭示了纳米粒子的组成和结构特征，包括不同温度还原条件下的纳米粒子的HR-STEM图像和HR-STEM HAADF图像，以及傅里叶变换（FFT）图像和应变分布。

图4：X射线吸收光谱（XAS）和X射线光电子能谱（XPS）测量，展示了氧化状态和局部配位结构的演变。

图5：不同条件下钙钛矿纤维催化剂的CO氧化反应的催化性能，包括不同温度还原的LCNT-Pt纤维与LCNT和Pt/γ-Al2O3催化剂的比较，以及长期测试的催化时间。

总结展望

本文报告了通过活性金属-载体相互作用实现的钙钛矿上高度分散的小尺寸Ni-Pt双金属纳米粒子的原位动态形成。通过控制A位点缺陷钙钛矿系统中阳离子的脱溶，以及使用表面添加剂金属作为促进剂，有效地调节双金属纳米粒子的组成和结构。

所得到的Pt-Ni纳米粒子在纤维上展现出优异的催化效率，通过活性和稳定的纳米粒子结构以及良好的金属载体相互作用，在多种CO氧化测试中表现出色。这为纳米粒子设计提供了新的范例，适用于包括催化反应系统在内的多种重要应用。

文献信息

标题：Synergistic growth of nickel and platinum nanoparticles via exsolution and surface reaction

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48455-2