近日，环化学院纳米化学与生物学研究所赵微教授团队在纳米科技领域国际顶级期刊《Nano Letters》上发表题为“Unveiling the Dynamic Electrocatalytic Activity of Online Synthesized Bimetallic Nanocatalysts via Electrochemiluminescence Microscopy”的研究论文。
双金属纳米电催化剂通过两种金属之间的协同作用，可以改变反应中间体的稳定性和反应路径，从而提高反应的效率、选择性和稳定性，在能源转换和环境应用中发挥着重要作用。然而，为了获得更高的双金属电催化效率，需要在原子水平、纳米尺度上精确调控双金属纳米颗粒的合成过程，并深入了解纳米颗粒的组分、结构与其催化活性之间的关系。
在前期研究的基础上，赵微教授团队报道了一种电化学发光成像与在线电沉积相结合的技术，可以精确控制双金属元素比例和结构，并在单个颗粒水平实时成像纳米催化剂动态变化的电催化活性。采用电致化学发光成像（ECLM）显微镜，对单个纳米光催化材料施加可控的脉冲电位，在120秒的时间尺度内，通过负电位沉积合成双金属Au@M（M：Pt、Rh和Pd）核壳结构纳米颗粒。随着金属壳层的增长，双金属颗粒表面原子比例及电子结构逐渐变化，通过切换正电位连续成像其非线性变化的电催化活性。为了消除尺寸效应，引入了光子通量密度量化单个颗粒的电催化反应效率。通过单颗粒统计分析，确定了不同双金属纳米颗粒的最佳表面元素比例。相较于其他光-电结合的成像技术，ECLM不需要外部光源，可同时捕获和精准测量多个纳米单颗粒界面的电化学反应过程，这种实时、高通量的成像技术，一方面有助于双金属电催化协同效应的机理研究，另一方面可极大地推动电催化剂的设计以及优选。
该工作由中国体育彩票和南京大学合作完成，赵微教授和南京大学徐静娟教授为论文共同通讯作者，并得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目等资助和支持。
