Según un estudio publicado en Nano Letters , los investigadores dirigidos por el Prof. Wu Zhikun de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS) obtuvieron nanoclusters de aleación basados ​​en paladio (Pd) reducidos (abreviados como Au₄ Pd₆ y Au₃ AgPd₆ ) por primera vez.

Au₃ AgPd₆ es el nanocluster de aleación trimetálica más pequeño con una composición/estructura bien definida hasta el momento, según los investigadores.

La catálisis está estrechamente relacionada con la superficie. Para los catalizadores metálicos, aumentar la proporción de átomos superficiales puede mejorar la eficiencia de utilización de los metales, lo que es particularmente importante para los catalizadores de metales nobles como el oro y el platino. Por lo tanto, se espera que la reducción del número de átomos del kernel en el nanocluster metálico mejore la eficiencia de utilización del metal, y un caso extremo es reducir el número de átomos del kernel a solo uno. Sin embargo, la síntesis de nanorracimos de un solo átomo es difícil, especialmente cuando los átomos del núcleo son átomos metálicos relativamente activos como plata (Ag) y cobre (Cu) debido a problemas de estabilidad.

Es bien sabido que la aleación no solo puede mejorar el rendimiento catalítico de los clústeres, sino también estabilizarlos. Se ha informado de un gran número de nanoclusters de aleación con metal del grupo 11 (oro (Au), Ag, Cu) como cuerpo principal, pero no se han mencionado los nanoclusters de aleación con Pd reducido como cuerpo principal, principalmente porque el Pd y el tiolato pueden forma fácilmente una estructura similar a una corona con carga +2, que es muy estable y difícil de reducir.

Para evitar la formación de una estructura similar a una corona, se deben adoptar algunos procedimientos especiales, como el procedimiento de aumento del impedimento estérico del tiolato. Por otro lado, la estabilidad dota al complejo de tiolato de paladio con la capacidad de proteger el núcleo de un solo átomo como una cubierta, lo que inspira entusiasmo por la investigación de síntesis. Desafortunadamente, los nanoclusters basados ​​en Pd con un núcleo de un solo átomo de plata no se han obtenido mediante el método tradicional de co-reducción de sales de metales mixtos.

La reducción antigalvánica (AGR) propuesta recientemente proporcionó una solución novedosa:el método de co-reducción se puede usar primero para sintetizar un grupo de Au-Pd con un núcleo de un solo átomo de oro, luego se usa AGR para reemplazar el átomo de oro del núcleo con un átomo de Ag .

En este estudio, los investigadores eligieron el CO₂ electrorreducción como reacción modelo para investigar el rendimiento catalítico de los nanoclusters de aleación obtenidos debido a su importancia. Los resultados mostraron que Au₃ AgPd₆ tuvo mejor actividad catalítica y selectividad que Au₄ Pd₆ (la eficiencia de Faraday del CO₂ a CO es 94,1 % y 88,1 %, respectivamente), lo que indica que AGR no solo puede mejorar el rendimiento catalítico, sino también mejorar la eficiencia de utilización del oro (100 %) y reducir el costo del catalizador.

Comparado con el anterior Au₄₇ CD₂ obtenido por el método AGR de dos fases, la actividad de masa del Au₃ tal como se obtuvo AgPd₆ también fue superior (55,6 y 266,7 mA mg ^-1 , respectivamente).

Otros experimentos demostraron que el átomo del núcleo no es el sitio activo de la reacción, pero puede cambiar las propiedades catalíticas y de otro tipo ajustando la estructura electrónica del nanocúmulo, que proporciona una referencia para regular el rendimiento del cúmulo.

"Este trabajo es importante para futuras investigaciones", dijo el profesor Wu. "Presentamos la estrategia para la mejora de la eficiencia de utilización de la comida y propusimos el concepto de 'catalizador de nanocluster con núcleo de un solo átomo'".

Este estudio profundiza la comprensión de los sitios activos de cúmulos y proporciona orientación para investigaciones y aplicaciones posteriores. + Explora más

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