以下文章来源于液态金属FM ，作者Jin & OpenAI
在水、乙醇等溶剂中利用超声分散制备液态金属纳米液滴，是构筑具有高催化活性液态金属合金催化剂的常用手段。然而，这一过程通常是在低温下进行，往往会导致液态金属合金的“去合金化”，造成液滴组成不均匀。近日，皇家墨尔本理工大学Torben Daeneke团队提出了在高温熔盐中对液态金属合金进行超声分散的方法，用以制备组成和性能高度均匀的液态金属合金纳米液滴。实验结果表明，在400℃高温的熔融醋酸钠(NaOAc)中，目标金属能够在液态金属介质中完全溶解并合金化。利用该方法制备的液态金属纳米液滴具有类似于行星的结构，包括由外层的氧化物“外壳”、中间的液态金属“地幔”和固态金属“内核”三部分组成。其中，溶质金属聚集在液滴的中心，形成了一个固态的金属间化合物核心，从而保证了液滴组成的均匀性。同时，熔融NaOAc的惰性和良好的水溶性使其可以被轻易溶解去除。作者展示了该方法在合成Cu-Ga、Ag-Ga、 Zn-Ga、Bi-Ga、In-Cu和Sn-Cu等多种合金液滴的广泛适用性。最后，作者展示了Cu-Ga体系在电催化乙醇氧化方面的应用。相关工作以“Synthesis of Planet-Like Liquid Metal Nanodroplets with Promising Properties for Catalysis”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。
图1. 纳米液滴在高温熔盐中的合成示意图。
图2. a) 5 wt% CuGa纳米液滴的亮场图像和衍射图; b)超声下液滴的尺寸分布。插图(右上)表示不含金属核心的液滴数量。
图3. a)高温超声下5 wt% CuGa纳米液滴的亮场图像、 TEM和衍射图; b)高温超声方法获得的CuGa纳米液滴的尺寸分布。插图(右上)表示包含金属核心的液滴数量。
图4. a) 5 wt% CuGa, b) 15 wt% AgGa, c) 10 wt% ZnGa, d) 15 wt% BiGa, e) 2.7 wt% CuSn, f) 2.8 wt% CuIn液滴明场、暗场图像及对应的EDS表征和核壳质量分布。
图5. 5wt % CuGa条件下溶质浓度(暗红色)和核心面积(浅红色)随液滴直径的变化关系。
图6. CuGa在a) Ga和b) Cu结合能处的XPS表征。其中，Cu的结合能强度很小，插入的饼状图揭示了表面Ga和Cu之间的较大平均差异。
图7. a) NaOAc和5wt % CuGa的FTIR光谱。b) 5wt % CuGa和NaOAc在1300-1500 cm−1下的拉曼光谱。c) 5 wt% CuGa和d)纯NaOAc在钠1s区的XPS表征。
图8. CuGa类行星纳米液滴电催化乙醇氧化性能表征，其中碳布的循环伏安曲线作为基线，纯Ga的作为对照。
文章信息：
Parker, C. J., Krishnamurthi, V., Zuraiqi, K., Nguyen, C. K., Irfan, M., Jabbar, F., Yang, D., Aukarasereenont, M. P., Mayes, E. L. H., Murdoch, B. J., Elbourne, A., Chiang, K., Daeneke, T., Synthesis of Planet-Like Liquid Metal Nanodroplets with Promising Properties for Catalysis. Adv. Funct. Mater. 2023, 2304248.
https://doi.org/10.1002/adfm.202304248
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