具有特定形状的双金属纳米晶因可以同时调节其表面原子排列结构和表面成分，在催化领域具有极为重要的应用价值。此前，干林副教授在德国柏林工业大学研究期间与合作者共同开发了一种尺寸在10纳米左右、具有正八面体形状的铂镍纳米颗粒 (Nature Materials 2013)。这种铂镍纳米八面体对燃料电池氧还原反应的催化活性达到商品铂纳米催化剂的十倍以上。但由于该纳米八面体中镍富集于面心部位，使得在长期服役中催化活性逐渐下降。揭示这种高催化活性的铂镍纳米八面体中不同元素的富集原因是进一步提高其寿命的关键。

      从更广泛的意义上说，在原子尺度理解纳米晶的生长机制对制备可控形状和可控表面成分的合金纳米催化剂具有重要的指导意义。经典的晶体生长理论认为，纳米晶的各向异性生长是控制其形状的关键，并已在许多单金属纳米晶中证实。但双金属纳米晶中不同元素的各向异性生长之间的规律和联系，目前的认识还很少。

在该研究中，干林副教授与德国合作者利用球差矫正高分辨扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱谱学成像技术发现，铂镍纳米八面体的生长呈现出阶段式的各向异性生长模式：铂首先沿<100>方向快速生长成一种分叉结构的六足体，镍(或钴)随后缓慢地沉积在具有原子台阶的凹形{111}面上，当形成平整的八面体表面后纳米晶的生长自动停止，最终形成了铂富集于棱和角、镍(钴)富集于面心的纳米八面体。这种新颖的生长模式不仅在几何上、也在成分上表现出高度的各向异性，其不同元素表现出完全不同的各向异性生长模式，丰富了双金属纳米晶的形状可控生长理论。这一发现对进一步提高燃料电池催化剂的效率和寿命具有重要指导意义。

进一步阅读：

Element-specific anisotropic growth of shaped platinum alloy nanocrystals

Lin Gan, Chunhua Cui, Marc Heggen, Fabio Dionigi, Stefan Rudi, Peter Strasser

Science, 346, 1502-1506, published online 19 December 2014

相关链接：

http://www.sciencemag.org/content/346/6216/1502.abstract