非晶化改变了纳米催化剂的性能：研究表明结构紊乱的影响

一个研究小组研究了铱和钯纳米粒子如何改变催化剂的性能，同时轻微降解并转变为非晶态。该团队包括Skoltech和哈卡斯州立大学的研究人员，由物理和数学科学博士Alexander Kvashnin领导

研究结果发表在《催化杂志》上。它们为氧气和氢气释放反应以及氧气还原反应的重要催化剂提供了见解

从微粒到纳米粒子的转变会导致材料的物理和化学性质发生很大变化。在纳米粒子中，表面和粒子中的原子数量几乎相同

由量子物理定律描述的量子效应对粒子的性质影响最大。纳米粒子几乎在任何地方都有应用，如药物输送系统、LED屏幕、化肥等。“钯和铱纳米合金是许多有机反应的重要催化剂。它们也用于一氧化碳的氧化。了解原子水平上发生的事情至关重要，因为在真实实验中很难确定这些双金属纳米粒子的表面成分，它们是否在表面形成壳，哪种类型的壳在能量方面更好，”Skoltech能源转换中心的Alexander Kvashnin教授评论道

几何结构对于理解纳米催化剂的催化性能至关重要。在这项研究中，作者研究了具有不同化学顺序的核壳铱钯纳米粒子：铱核、钯壳，反之亦然，以及铱和钯合金

该研究调查了直径为2 nm的纳米粒子的组成、结构类型（晶体或非晶态）和局部原子环境对电子性能和电荷分布的影响

“纳米粒子的熔点明显低于块状钯或铱。如果催化反应在高温下发生，粒子可以熔化，转化为无定形结构，”研究主要作者、Skoltech能源转型中心的高级研究科学家Ilya Chepkasov补充道

“大多数研究都集中在晶体结构的性质上。我们的想法是，如果颗粒进入非晶态，催化剂的性质会如何变化。”

作者得出结论，核壳纳米粒子的类型以及壳相对于核的厚度会极大地影响表面电荷。

铱核被原子厚钯壳覆盖的纳米粒子显示，从铱核流向表面的电子明显过量，在其上形成负电荷。同时，纳米粒子结构的类型——晶体或非晶态——对表面电荷几乎没有影响