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提出“动态尺寸效应”决定纳米粒子稳定机制

2019-12-29

  近日,中科院大连化物所研究员包信和、杨帆带领纳米与界面催化研究团队,首次提出“动态尺寸效应”决定纳米粒子稳定机制,相关研究成果发表在《自然通讯》上。

  传统认识中,纳米材料随尺寸减小、缺陷密度增高带来高反应活性,但也会随之牺牲长期的稳定性。关于纳米材料在气氛下或反应中的稳定性,尤其是对催化反应具有重要意义的5纳米以下活性纳米结构,一直以来都缺乏在原子尺度上的微观机理研究。

  研究人员通过在Pt(铂)表面构建不同尺寸、结构高度规整的FeO纳米结构并研究其深度氧化的动力学,发现直径3纳米以下的FeO纳米粒子表现出更好的抗氧化能力。他们首次发现了尺寸相关的纳米结构动态变化及其在纳米粒子氧化过程中的决定性作用。小纳米粒子在反应中更容易动态变化,达到相对稳定的结构构型,这种“动态尺寸效应”使小纳米粒子表现出了反常稳定性。

  研究团队还研究了负载在Pt(铂)或Au(铜)上的CoO纳米结构,也发现了类似的3纳米以下粒子的抗氧化行为,说明这种动态尺寸效应对于负载型过渡金属氧化物纳米结构具有一定的普适性。

  该项研究不仅为纳米催化剂在气氛下的动态重构机制带来了原子级认识,也为发展抗腐蚀抗氧化纳米防护涂层提供了一种新的界面调控思路。