（來(lái)源：“AdvancedScienceNews”←關(guān)注它）

貴金屬鉑納米晶作為一類高效的催化材料，在催化、電催化以及儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

?

在各類應(yīng)用中，鉑納米晶的表面結(jié)構(gòu)深刻地影響其催化活性和選擇性。例如，在催化氧還原反應(yīng)時(shí)，鉑{111}晶面相較于鉑{100}晶面催化活性高出五倍以上！

?

在催化苯的加氫反應(yīng)時(shí)，具有{100}晶面的鉑納米立方作為催化劑時(shí)表面產(chǎn)物主要是環(huán)己烷，但是具有{100}和{111}晶面的鉑立方八面體的催化產(chǎn)物包括環(huán)己烷和環(huán)己烯。

?

有鑒于此，通過(guò)調(diào)控鉑納米晶的表面形貌來(lái)優(yōu)化其催化性能成為科學(xué)家們不斷探索的課題。在各類鉑多面體納米晶中，鉑二十面體納米晶因其表面的{111}晶面和孿晶結(jié)構(gòu)而具有的獨(dú)特催化性能引起了研究者們的極大興趣。

?

目前，鉑二十面體納米晶主要是采用羰基金屬作為反應(yīng)物、分解產(chǎn)生的CO作為還原劑來(lái)進(jìn)行合成，但羰基金屬的使用導(dǎo)致產(chǎn)物中不可避免地引入金屬雜質(zhì)。

?

為了克服這一難題，Zhu等人采用[Pt(CH3NH2)4][PtCl4]作為前驅(qū)體、油胺作為還原劑來(lái)合成鉑二十面體納米晶。盡管產(chǎn)物避免了雜質(zhì)金屬，但該方法的單批次產(chǎn)量只有2毫克，且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一周，這些缺點(diǎn)對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)是難以接受的。

?

?

日前，佐治亞理工學(xué)院夏幼南教授課題組開(kāi)發(fā)一種全新的合成鉑二十面體納米晶的方法。該方法反應(yīng)條件簡(jiǎn)單溫和，只需鉑前驅(qū)體（Pt(acac)3）、穩(wěn)定劑（PVP）和四甘醇作為反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)20分鐘，便可以得到尺寸均勻、純度（~88%）較高的鉑二十面體納米晶。

?

鉑二十面體納米晶的透射電鏡和高分辨圖像

通過(guò)簡(jiǎn)單地改變前驅(qū)體的質(zhì)量，鉑二十面體納米晶的尺寸可以在10到25納米之間得到精確控制。

?

此外，作者通過(guò)進(jìn)一步引入抗壞血酸作為輔助還原劑來(lái)促進(jìn)鉑原子的成核過(guò)程，成功將鉑二十面體納米晶的尺寸進(jìn)一步減小至7納米，并將產(chǎn)物純度提升至93%。

?

不同尺寸鉑二十面體納米晶的氧還原面積比活性以及與商用鉑碳的性能對(duì)比

當(dāng)用作氧還原催化劑時(shí)，具有不同尺寸的鉑二十面體納米晶的面積比活性較商用鉑碳催化劑高出2.4倍以上，且其面積比活性隨著納米晶尺寸的增大而逐漸增大。穩(wěn)定性測(cè)試表明，不同尺寸的鉑二十面體納米晶在作為氧還原反應(yīng)催化劑時(shí)較商用鉑碳展現(xiàn)出更加優(yōu)越的穩(wěn)定性。

該項(xiàng)研究不僅提供了一種合成鉑二十面體納米晶的簡(jiǎn)易方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米晶尺寸的精確調(diào)控。關(guān)于鉑二十面體納米晶的氧還原活性和穩(wěn)定性的研究也為相關(guān)催化劑的設(shè)計(jì)提供了借鑒指導(dǎo)。

?

Zhao M, Holder J, Chen Z, et al. Facile Synthesis of Pt Icosahedral Nanocrystals with Controllable Sizes for the Evaluation of Size‐Dependent Activity toward Oxygen Reduction[J]. ChemCatChem, 2019.