預測新型雙金屬納米功能材料

2020-12-22 科學網

 

在新能源和環保技術領域，一直困擾著科學家們的一個關鍵問題是如何尋找和設計高效、廉價且環境友好的催化劑材料。近日，北京理工大學物理學院姚裕貴研究團隊成員郭偉博士和美國德拉瓦大學教授Dionisios G. Vlachos合作，在多尺度能源材料設計領域取得了重要進展。相關成果日前發表在《自然—通訊》上。

據了解，他們通過密度泛函理論結合動力學模特卡羅的多尺度計算模擬，預測了一種新型的雙金屬納米功能材料：通過對一種金屬納米顆粒表面用另外一種金屬作亞單層「缺陷」的修飾，能夠提高2～3個數量級的催化活性。

其研究表明，通過對鉑納米顆粒表面進行鎳原子亞單層修飾，能成功實現多功能催化：覆蓋在鉑納米顆粒上的亞單層鎳原子能有效分解氨氣，同時解離的氮原子擴散到鎳臺階邊緣進而脫附，釋放出無毒害的氮氣。而氫氣很容易從表面脫附，從而實現了無碳的氫氣釋放。這種亞單層的「缺陷」表面不但相對於完美的無缺陷表面有兩到三個數量級的性能提高，也具有更易於實驗合成的優點。該發現為材料設計開闢了新的可能性，即科學家可以通過調控複合材料表面的形貌和成分，從而利用材料的不可避免的不完美性以及不同組分的協同效應來完成各種複雜的反應。（來源：中國科學報 溫才妃）

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