北京理工大学材料学院杜然锤真金不怕火和化学与化工学院张磊宁教讲课题组互助，磋商了多金属效应在金属气凝胶结构调控方面的功能与作用机制精选嫩鲍，并淡薄高效、无损金属气凝胶基电催化剂的新式制备身手。近日，联系效果以“Manipulating multimetallic effects: Programming size-tailored metal aerogels as self-standing electrocatalyst”为题发表于外洋著名期刊《Matter》（DOI: 10.1016/j.matt.2024.10.023）。北京理工大学材料学院2022级博士盘问生崔乾、2021级硕士盘问生李一为共同第一作家，杜然锤真金不怕火、张磊宁锤真金不怕火为共同通信作家。

金属气凝胶（Metal Aerogels， MAs）具有三维邻接的导电/传质集结、优异的催化性质与大比名义积，在电催化、储能及传感等鸿沟具有紧迫应用价值。其中，多金属气凝胶（Multimetallic Metal Aerogels， MMAs）凭借多金属协同作用所带来的可退换性质与多功能性，激励泛泛柔柔。当今大多数盘问通过一步法制备MMAs。一步法简便、高效，却穷乏对合成进程的纵脱，无法对溶胶-凝胶进程、气凝胶特征尺寸（ d L）等精确调控；此外，现时盘问仅磋商过多金属效应的盘问对MMAs电催化性能的作用，鲜有针对其凝胶合成方面的盘问探索。此外，MAs在电催化应用中，频繁需要通过超声措置MAs墨水以进步其成膜均匀性。关联词，声波也会齐全凝胶集结进行破碎，进而导致性能的权臣零落。因此，亟需缔造新制备战略，取得宏不雅结构齐全的高性能MA基电催化剂。

据先前职责中的重力出手凝胶模子（Sci. Adv. 2019， 5， eaaw4590.）可知，金属长入体千里降进程速度与其密度呈正联系（图1）。关联词，由于金属密度惟一的单金属体系无法考证该规则的普适性。为此，团队最初通过打算扶助金属种类（Pt，Ru，Pd，Cu）及含量（0~50 at.%），终结金属长入体的金属长入体的平均密度（ ρ ab）的精确调控。进而，诓骗原位紫外经受光谱表征技艺，对溶胶-凝胶进程的凝胶速度（千里减慢率）进行表征，进而考证“千里减慢率与 ρ ab呈正联系”这一规则的普适性。由于金属长入体需通过千里降进程（决速步）到底部富集来激励凝胶，故可通过调控 ρ ab调控千里降进程，进而终结对总共这个词溶胶-凝胶进程的调控。

图1 多金属效卤莽千里减慢率的影响。

团队发现多金属效应在调控 d L方面的权臣述用（图2）。在Au体系溶胶-凝胶进程中加入1 at.%镍（Ni），即可将 d L裁汰78%。由于在响应进程中未引入广泛盐和配体，该战略愈加绿色、高效。盘问发现， d L与扶助金属与主金属之间的 r a失配度呈负联系，即 r a失配度越大， d L越小。其原因在于，单组分体系晶体结构匹配，新原子倾向于在已酿成的金属网名义逐层千里积，使 d L加多；当晶体结构不匹配时，千里积化学势权臣进步，促进新酿成原子从逐层滋长花样（Frank−van der Merwe）转向岛状滋长花样（Volmer−Weber）精选嫩鲍，生成更多分支，从而裁汰 d L。基于此，终结了 d L在6.0 ± 1.0 nm ~ 43.9 ± 9.0 nm的调控。

图2 多金属效卤莽特征尺寸的影响。

将多金属效应引入贵金属银（Ag）体系和非贵金属铜（Cu）体系，通过打算体系的 ρ ab和 r a失配度，雷同可终结对其千里减慢率和 d L的精确调控（图3）。这讲明多金属效卤莽贵/非贵金属均有普适性，为其他金属体系的溶胶-凝胶进程和微不雅结构调控提供了依据。

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图3 多金属效应的普适性拓展。

为幸免传统滴铸法中超声进程对MAs齐全性的破碎，团队进一步缔造出一种基于重力出手千里降的非破碎性制备身手，得胜保留了气凝胶的齐全3D采集聚构，从而权臣进步了其电催化性能（图4）。以Au50Pt50体系为例，其在电催化甲醇和酒精氧化响应中展现出极高的质料活性，分手达到11.57 A mg-1和14.07 A mg-1。

图4 Au50Pt50凝胶电催化剂的制备及在醇氧化响应中的电催化性能。