对生产氢气（H2）作为清洁燃料的反应进行微调是对抗气候变化的一项重要努力。东北大学和东京理科大学的研究人员已经成功地提高了该反应的催化活性。研究人员建立了一种合成方法，可以控制直径约1nm的小金属颗粒的表面结构。
研究结果发表在2024年10月25日的《美国化学学会杂志》上。
氢是化石燃料等其他能源的环保替代品。从水中提取氢的一种方法被称为析氢反应（HER）：这是一种由电驱动的反应，通常使用电催化剂来降低活化能（从而使反应更有效）。然而，它的一个缺点是目前需要昂贵的稀有金属，如铂。
为了使氢燃料更可行的,负担得起的选择,研究人员观察了更便宜的金属。他们创造了一种结合金（Au）和铂（Pt）的聚合金属纳米团簇（NC）来实现这一目标。由于黄金不像铂金那样稀有和昂贵，这种组合降低了生产氢的价格。
这项研究着眼于具有两种新颖几何和电子结构的AuPt纳米团簇（NCs）。“与传统的AuPt NCs相比，这些结构的配体体积更小，这有望促进进入活性位点并提高催化活性，”东北大学教授根岸雄一（Yuichi Negishi）说，“我们已经分析了一段时间如何改善这些反应，所以我们从之前的研究中得到了一个提示，即配体的长度对HER活性有显著影响。”
在测试他们新生成的AuPt NCs后，他们发现与传统的AuPt合金催化剂相比，它们对HER的催化活性提高了3.5倍和4.9倍。
本研究展示了一种精确控制超细金属集料表面结构的方法。它也可能有替代的催化应用，如二氧化碳还原，一氧化碳氧化，酒精氧化和氧还原反应。这一发现可能会促进新功能材料的开发，并使我们更接近一个用清洁氢代替汽油的世界。
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