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貴金屬-非貴金屬合金納米材料是重要的工業催化劑，也是電解水制氫和燃料電池等新能源應用的關鍵催化劑，是我國實現碳達峰、碳中和目標的重要組成部分。目前，貴金屬-非貴金屬合金納米材料的精準合成仍面臨挑戰。該類材料通常是通過濕化學溶液相共還原得到的。由于不同的金屬鹽之間存在巨大的本征還原電位差，因而表現出顯著的還原動力學差異，為合金化過程的精準控制帶來困難，所制得的合金納米材料通常具有不均勻的合金分布和受限的組分調控窗口。這一瓶頸問題制約了合金納米催化劑構效關系的研究和催化性能的優化。

活性氫界面還原策略合成貴金屬-非貴金屬合金納米結構

為打破傳統方法固有的局限性，西安交大高傳博教授團隊提出了一種新型的基于活性氫的界面還原機制。該合成的關鍵在于將亞硝酸引入合金納米材料的合成體系。質譜和電子順磁共振等結果表明，亞硝酸通過脫氫反應在晶核或種晶表面形成活性氫。活性氫以氫原子或氫自由基（H^?）的形式存在，具有極強的還原能力，因此可有效抵消金屬鹽之間巨大還原電位差的影響，實現它們的可控共還原。亞硝酸作為強氧化劑，還使溶液相表現出強氧化性，從而抑制金屬鹽的溶液相還原過程。因此，金屬鹽還原反應從溶液相轉移到種晶/溶液界面，有助于提升合金合成的可控性。利用該策略，該團隊展示了一系列不同種類的貴金屬-非貴金屬合金納米結構的可控合成及其合金組分在較寬比例范圍內的精準定制。

該工作提出了合金納米材料合成的新范式，為合金納米材料的精準合成、性能優化和催化劑篩選提供了條件，具有巨大的應用前景和社會經濟價值。在本工作中，研究團隊通過合金組分調控，實現了優異的堿性電解水析氫性能。

近日，以上研究以“貴金屬-非貴金屬合金納米結構的活性氫界面還原策略（Synthesis of noble/non-noble metal alloy nanostructures via an active-hydrogen-involved interfacial reduction strategy）”為題發表在《自然·合成》（Nature Synthesis）上。西安交大前沿院博士研究生劉釗鈞為論文第一作者，高傳博教授是唯一通訊作者，西安交通大學是論文的第一完成單位，上海科技大學張青研究員團隊也參與了該項研究。這項工作得到了國家自然科學基金和陜西省重點研發計劃等項目的資助，并得到了西安交通大學分析測試共享中心的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44160-022-00217-y

同期發表的研究簡報鏈接：https://www.nature.com/articles/s44160-022-00218-x

高傳博課題組鏈接：http://gaochuanbo.gr.xjtu.edu.cn