金属纳米片卷曲成纳米囊泡

Inspired by the cell membrane structure, researchers, led by Dr. Xiaoqing Huang (State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University) and Dr. Qi Shao (College of Chemistry and Chem

受细胞膜结构的启发,由黄晓青博士(厦门大学化学与化学工程学院固体表面物理化学国家重点实验室)和邵琪博士(苏州大学化学与化工与材料科学学院)领导的研究人员提出了一种仿生策略,利用界面应变作为驱动力将超薄纳米片卷曲成纳米囊泡,从而合成纳米囊泡

同时,具有泡状结构的电催化剂显示出优异的HOR活性和稳定性

为了研究RhRu纳米囊泡的形成机制,首先分别使用透射电子显微镜(TEM)、高角度环形暗场扫描TEM(HAADF-STEM)线扫描和TEM能量色散X射线光谱(TEM-EDS)分析收集了反应中间体的形态和组成

发现在初始阶段形成了纯Rh小纳米片;然后,小纳米片沿横向逐渐生长

随着反应时间的推移,Ru元素逐渐减少,纳米片开始弯曲形成碗状结构。随着反应时间的延长,碗状结构逐渐形成囊泡结构

研究人员得出结论,Ru原子的引入在纳米片结构的卷曲生长中起着关键作用。同时,密度泛函理论(DFT)计算表明,Ru原子使纳米片的卷曲在热力学上更有利

由于其独特的囊泡结构,RhRu纳米囊泡/C显示出优异的氢氧化反应(HOR)活性和稳定性

在50 mV的过电位下,RhRu纳米囊泡/C的质量活性为7.50 A mg(Rh+Ru)-1,是Pt/C(0.31 A mgPt-1)的24.19倍。此外,RhRu纳米囊泡/C基膜电极组件(MEA)显示出1.62 W cm−2的高峰值功率密度(PPD),在氢氧化物交换膜燃料电池(HEMFC)中具有潜在的应用前景

这项工作表明,通过仿生策略设计新结构是可行的,这可以在仿生合成中引起快速关注

这项研究发表在《国家科学评论》杂志上