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较早的研究认为，具有二维结构的贵金属纳米晶一般包含堆垛层错（stacking fault）面缺陷，其表面暴露晶面，特别是顶面和底面，一般以{111}晶面为主。然而，近期多个课题组的研究结果发现，这些二维贵金属纳米晶也可具有其他类型的晶体结构和表面暴露晶面。就金纳米片而言，目前的报道中对于表面暴露晶面的有效控制的相关研究还比较匮乏。
近日，济宁学院化学化工与材料学院的郑逸群博士团队报道了一种在结构上具有独特性和新颖性的具有{100}晶面全包裹的准方形金纳米片的可控制备方法。在该合成策略中，十八烷基三甲基氯化铵、抗坏血酸和谷胱甘肽分别作为表面活性剂、还原剂和形貌导向剂。在它们的混合液中，通过注射器推进泵缓慢滴加氯金酸水溶液，从而对反应过程实现动力学控制。反应结束后，溶液呈绿色，在近红外区域表现出较强的吸收。不同于常见的三角形/六边形，产物的场发射扫描电子显微镜照片显示其形貌表现出独特的准方形特征，边缘表现出一定的波浪形状，且厚度小于10 nm。
为了确认其表面暴露晶面，研究团队通过球差矫正高分辨透射电镜观察了同一纳米片的不同部位的原子排列，确认了该纳米片的中心、边缘和凸角部位的晶面均为{100}晶面，且在凸角处存在丰富的台阶面。这些独特的结构特征使得这种金纳米片与准球形金纳米颗粒相比具有更高的电化学活性面积，并在电化学催化甲醇氧化的反应中显示出更好的电化学活性和稳定性。
该项研究成果报道了同时具有特殊表面暴露晶面的二维多元金属纳米晶的合成方法，同时为高效的燃料电池催化剂的合成制备提供了有效的设计策略。该方法有望拓展到其他贵金属或多金属二维结构纳米晶的可控合成中。
论文信息
Kinetics-Controlled Synthesis of {100}-Facet-Enclosed Gold Quasi-Square Nanosheets {attr}3226{/attr} Curved Edges
Prof. Jing Zhou, Qinglei Jia, Prof. Dr. Gongguo Zhang, Prof. Dr. Haifeng Zhang, Na Zhao, Prof. Dr. Yiqun Zheng
European Journal of Inorganic Chemistry
DOI: 10.1002/ejic.202200038
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