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Twinned and Single-Crystal Palladium Nanocrystals for the Electrooxidation of HCOOH
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-10-12 , DOI: 10.1021/acsanm.1c01649 Houkang Pu 1 , Te Zhang 1 , Kaiyu Dong 1 , Huizhen Dai 1 , Luming Zhou 1 , Kuankuan Wang 1 , Shuxing Bai 1 , Yingying Wang 2 , Yujia Deng 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-10-12 , DOI: 10.1021/acsanm.1c01649 Houkang Pu 1 , Te Zhang 1 , Kaiyu Dong 1 , Huizhen Dai 1 , Luming Zhou 1 , Kuankuan Wang 1 , Shuxing Bai 1 , Yingying Wang 2 , Yujia Deng 1
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Palladium has been widely used to catalyze formic acid (HCOOH) electrooxidation, and the catalytic behaviors were structure-sensitive based on fundamental studies on the single-crystal plane. Would the structure sensitivity still exist and what should it be when the size of single-crystal plane decreases to nanosize? In this work, by utilizing O2/I– etching and the capping effect of I– ions, we have successfully synthesized a series of Pd nanocrystals enclosed with different crystal facets, such as 5-fold twinned nanorods, decahedra, cuboctahedra, and octahedra. The twinned defects on the surface of these nanocrystals and the different crystal facet ratios provide a good basic model for us to study the relationship between the surface structure of Pd nanocrystals and their electrocatalytic performance to HCOOH oxidation. The electrocatalytic tests showed that nanorods with twinned structures and abundant (100) facets exhibited the highest electrocatalytic activity among all of the nanocrystals as synthesized. The peak current density (jP) of the nanorods was 2.2, 2.9, 9.1, and 15.7 times that of the cuboctahedron, decahedron, octahedron, and commercial Pd/C, respectively. The results were well consistent with those obtained from a fundamental study on single-crystal planes and, therefore, could provide a good bridge between the basic and applied research.
中文翻译：
用于 HCOOH 电氧化的孪晶和单晶钯纳米晶体
钯已被广泛用于催化甲酸（HCOOH）电氧化，并且基于单晶面的基础研究，其催化行为是结构敏感的。当单晶面尺寸减小到纳米尺寸时，结构敏感性是否仍然存在，应该是什么？在这项工作中，通过利用 O 2 /I –蚀刻和 I –离子，我们成功地合成了一系列不同晶面包围的Pd纳米晶体，如5重孪晶纳米棒、十面体、立方八面体和八面体。这些纳米晶表面的孪晶缺陷和不同的晶面比为我们研究Pd纳米晶的表面结构与其对HCOOH氧化的电催化性能之间的关系提供了良好的基础模型。电催化测试表明，在所有合成的纳米晶体中，具有孪晶结构和丰富（100）面的纳米棒表现出最高的电催化活性。峰值电流密度 ( j P) 的纳米棒分别是立方八面体、十面体、八面体和商业 Pd/C 的 2.2、2.9、9.1 和 15.7 倍。结果与从单晶面基础研究中获得的结果非常一致，因此可以在基础研究和应用研究之间架起良好的桥梁。
更新日期：2021-10-22
中文翻译：
用于 HCOOH 电氧化的孪晶和单晶钯纳米晶体
钯已被广泛用于催化甲酸（HCOOH）电氧化，并且基于单晶面的基础研究，其催化行为是结构敏感的。当单晶面尺寸减小到纳米尺寸时，结构敏感性是否仍然存在，应该是什么？在这项工作中，通过利用 O 2 /I –蚀刻和 I –离子，我们成功地合成了一系列不同晶面包围的Pd纳米晶体，如5重孪晶纳米棒、十面体、立方八面体和八面体。这些纳米晶表面的孪晶缺陷和不同的晶面比为我们研究Pd纳米晶的表面结构与其对HCOOH氧化的电催化性能之间的关系提供了良好的基础模型。电催化测试表明，在所有合成的纳米晶体中，具有孪晶结构和丰富（100）面的纳米棒表现出最高的电催化活性。峰值电流密度 ( j P) 的纳米棒分别是立方八面体、十面体、八面体和商业 Pd/C 的 2.2、2.9、9.1 和 15.7 倍。结果与从单晶面基础研究中获得的结果非常一致，因此可以在基础研究和应用研究之间架起良好的桥梁。
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