InfoMat:巧用应力,点“石”成“金”:香港理工大学黄勃龙团队综述-应力调控稀有金属纳米材料的相变

稀有金属由于其优越的催化性能与稳定性,一直以来都是电催化领域的热门研究对象。然而,若想实现燃料电池等新能源装置的大规模应用,稀有金属的活性仍需要被进一步提高。最近,稀有金属纳米材料的相位调节成为了纳米工程中的研究热点。稀有金属在常态下倾向于生成热力学上最稳定的最密堆积相,然而当材料缩小到纳米尺度时,也可以发生相变,生成新的相位或者转变到常态下亚稳定的相位。实验表征说明,相变后的稀有金属纳米材料的各项重要物化性质都会呈现巨大的变化,如光学性质、导电性质、电磁性质与催化活性等。因此,对稀有金属纳米材料进行相位调控成为了提高稀有金属性能的重要手段之一。而在调控相变的过程中,应力往往是新相位产生过程中的重要驱动力。同时,在相变后的材料中,新结构所带来的内部应力,往往也促进了其性能上的提高。香港理工大学黄勃龙团队对通过应力诱导的稀有金属纳米材料相变手段进行了总结与归纳,其中包含了外部施加应力诱导的相变、模板介导下的外延/非外延生长、表面配体诱导下应力驱动的相变以及晶体内部缺陷诱导的应力驱动的相变,介绍了各手段下应力对相变的促进作用与机理,给出了相应的被实验报导的例子。随后,研究者归纳总结了应力诱导下发生相变的稀有金属纳米材料在产氢(hydrogen evolution reaction)、氢气氧化(hydrogen oxidation reaction)、产氧(oxygen evolution reaction)及氧还原(oxygen reduction reaction)四种基础电化学反应催化中的应用与优异的催化活性表现。最后,该综述回顾总结了当前稀有金属纳米材料相变调控研究中的挑战,展望了未来该领域的研究方向,希望能对纳米材料工作者与理论计算工作者在稀有金属纳米材料相变调控上的研究思路有所启发。

该工作发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12092)上。

团队简介:

黄勃龙教授,博士毕业于剑桥大学,目前任职于香港理工大学,研究方向固体功能材料的理论计算。目前共发表SCI论文120篇,其中以第一作者/共同第一作者/通讯作者身份发表论文共80余篇,引用次数超过2000次,包括《Nature》,《Science》,《Energy Environment. Sci.》,《J. Am. Chem. Soc.》,《Chem. Soc. Rev.》,《Nat. Commun.》《Adv. Mater.》,《Adv. Energy Mater.》《Angew. Chem. Int. Ed.》等国内外顶级杂志,并多次被选为封面推荐文章。黄勃龙教授课题组与国内外前沿课题组均保持紧密的合作。