北京工业大学邓积光团队：微流控层流合成超大二维金属纳米线网络用于甲酸电氧化-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

尽管二维金属纳米线网络（2D MNWNs）因其较大的比表面积和丰富的不饱和配位原子而受到研究人员的广泛关注，但其可控合成仍然是一个重大挑战。近期，北京工业大学邓积光团队开发了一种基于微流控层流的合成方法，能够轻松制备具有不同合金成分的大规模二维结构。相关研究以“Ultra-Large Two-Dimensional Metal Nanowire Networks by Microfluidic Laminar Flow Synthesis for Formic Acid Electrooxidation”为题目，发表在期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

本文要点：

1、本研究开发了一种基于微流控层流的合成方法，用于制备具有不同合金成分的大规模二维结构，如PtBi、AuBi、PdBi、PtPdBi和PtAuCu合金等。

2、这些2D MNWNs的尺寸可以达到亚毫米级（约220μm），这比通常只有数十纳米的1D或3D MNWNs要大得多。

3、在目前的无载体催化剂中，PdBi 2D MNWNs的甲酸比活度最高（2669.1mA/mg），比铂黑催化剂高103.5倍。

4、原位傅里叶变换红外（FTIR）实验全面证实了PdBi 2D MNWNs催化剂可以有效防止CO*中毒，从而在甲酸氧化过程中具有优异的活性和稳定性。

全文总结/概括：

微流控层流合成方法相比传统合成方法有哪些优势？

1、空间限制的可控性：微流控系统提供了一个二维受限空间，可以精确控制纳米线网络的生长和组装。

2、层流剪切效应：在微流控系统中，层流产生的剪切力有助于形成规则排列和定向聚集，从而形成大型二维结构。

3、反应条件的精确控制：通过调整入口角度、流速和通道直径等参数，可以精确控制反应条件和产物特性。

4、产物的一致性和可重复性：微流控技术能够在连续流动条件下进行反应，保证了产物的一致性和可重复性。

5、高效合成：与传统方法相比，微流控合成可以在较短的时间内产生大量的产物。

PdBi 2D MNWNs在甲酸电氧化反应中表现出色的主要原因可能包括：

1、高比表面积：2D MNWNs由于其较大的比表面积，提供了更多的活性位点，这有助于提高催化反应的效率。

2、丰富的低配位原子：2D结构中存在大量低配位原子，这些低配位原子具有较高的催化活性，有利于反应的进行。

3、Bi助催化剂效应：Bi的引入可能起到了助催化剂的作用，促进了HCOOH的吸附和C-H键的断裂，以及HCOO_ads向邻近的贵金属原子转移，并进一步氧化为CO₂。

4、优异的电子传输性能：2D网络结构有利于电子在整个催化剂体相内部的快速传输，提高了催化反应的效率。

5、抗CO中毒能力强：原位FTIR结果表明，PdBi 2D MNWNs可以有效防止CO*中毒，避免了催化中心被CO占据而失活，从而提高反应效率和稳定性。

图1.（A）微流控系统中2D MNWNs的形成：i）二维空间受限成核，ii）生长和初始聚集，iii）剪切诱导形成大尺度二维结构。（B）微流控反应通道的横截面。（C）层流中的刚性球体代表原始粒子的运动，适用于处于成核和生长阶段的粒子。（D）层流中的二维薄片，适用于处于剪切诱导聚结阶段的颗粒。

图2.（A）PtBi粒子的光学显微照片图像。（B）PtBi 2D MNWNs的TEM图像。（C-D）2D MNWNs的HAADF-STEM图像和EDX图谱。（E）Pt-L₃边缘XANES光谱。（F）FT-EXAFS光谱。（G-H）Pt箔和PtBi-2D MNWNs的EXAFS图谱的WTs。（I-M）不同成分的2D MNWNs的TEM图像：分别为PtBi、AuBi、PdBi、PtPdBi和PtAuCu。

图3.（A）2D MNWNs（PdBi、PtBi、PtPdBi和PtAuCu）和铂黑在0.1mol/L HClO₄+0.5mol/L HCOOH中的正向扫描曲线；扫描速率为50mV/s：（B）FAOR的质量活性比较图。（C,E）PdBi2DMNWNs和PdBi分别在0.1mol/L HClO₄+0.5mol/L HCOOH和0.1mol/L HClO₄中进行1000个循环之前（实线）和之后（虚线）的CV曲线。（D）在-0.2V（vs.MSE）下进行耐久性测试前后的ECSA和质量活性的比较图。（F）在-0.2V（vs.MSE）下测得的计时电流曲线。