研究内容
双金属合金在催化和储能方面表现出显著的性能，而由于其在热力学中的不混溶性，在亚纳米尺度上精确合成它们仍然是一个巨大的挑战。
清华大学王训/刘清达设计了一种平均粒径为1.5 nm的原子分散CuPd合金，负载在CuO和磷钼酸（PMA）共组装子纳米片（CuO-PMA-SNS）上。在高振动熵的驱动下，Cu原子可以从CuO载体中逃逸并与相邻的Pd单原子结合，从而原位形成CuPd合金。该策略也可用于合成平均尺寸为1 nm的ZnPt合金，从而为不混溶亚纳米合金的设计提供了一条通用途径。CuPd亚纳米合金中完全暴露的Cu-Pd对显著增强了CO 2 电化学还原过程中表面CO的吸附和覆盖，从而提高了乙烯酮中间体的稳定性，促进了C 2 化合物的生产。CuPd亚纳米合金在CO 2 到醋酸盐的电还原中表现出46.5±2.1%的显著法拉第效率，在-0.7 V vs RHE下，醋酸盐生产率高达99±2.8 μmol cm -2 。相关工作以“Entropy-Derived Synthesis of the CuPd Sub-1nm Alloy for CO2‑to-acetate Electroreduction”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。
研究要点
要点1.作者提出了亚纳米CuPd合金作为一种高效的电催化剂，用于将CO 2 还原为醋酸。负载的Pd单原子可以从CuO载体上捕获Cu，形成CuPd筏（0.9 nm），最终可以生长成平均尺寸为1.5 nm的CuPd亚纳米合金。同样，这种熵导出的合成策略制备了负载在ZnO-PMA-SNS上的1 nm ZnPt合金。
要点2.控制实验和密度泛函理论（DFT）计算表明，亚纳米材料具有熵丰富的性质，其中具有高迁移率的Cu原子可能会从CuO-PMA-SNS中逃逸，并与表面上的Pd单原子结合。CuPd亚纳米合金的表面熵增大，使Cu和Pd原子产生剧烈振动，从而促进吸附的CO物种偶联形成C 2 产物。
要点3.CuPd亚纳米合金显示出46.5±2.1%的醋酸法拉第效率，并在-0.7 V vs可逆氢电极（RHE）下，在99 μmol cm −2 下实现了显著的醋酸生产率。此外，当在-0.7 V下连续还原CO 2 时，CuPd亚纳米合金表现出卓越的稳定性，保持约42%的几乎恒定的FE acetate 水平。
研究图文
图1. 亚1 nm CuPd合金的生长过程和表征。
图3. CuPd-1.5合金催化剂制备醋酸盐的机理分析。
图4. ZnPt亚1 nm合金的表征。
文献详情
Entropy-Derived Synthesis of the CuPd Sub-1nm Alloy for CO 2 ‑ to-acetate Electroreduction
Siyang Nie, Liang Wu, Qingda Liu,* Xun Wang*
J. Am. Chem. Soc.
DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c07711
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