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Thermally Stable Oxide-Capsulated Metal Nanoparticles Structure for Strong Metal-Support Interaction via Ultrafast Laser Plasmonic Nanowelding
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-06-21 , DOI: 10.1002/smtd.202301612 Junde Ji 1 , Luchan Lin 1 , Yifan Hu 1 , Jiayi Xu 1 , Zhuguo Li 1
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-06-21 , DOI: 10.1002/smtd.202301612 Junde Ji 1 , Luchan Lin 1 , Yifan Hu 1 , Jiayi Xu 1 , Zhuguo Li 1
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Strong metal-support interaction (SMSI) has drawn much attention in heterogeneous catalysts due to its stable and excellent catalytic efficiency. However, construction of high-performance oxide-capsulated metal nanostructures meets great challenge in materials thermodynamic compatibility. In this work, dynamically controlled formation of oxide-capsulated metal nanoparticles (NPs) structures is demonstrated by ultrafast laser plasmonic nanowelding. Under the strong localized electromagnetic field interaction, metal (Au) NPs are dragged by an optical force toward oxide NPs (TiO2). Intense energy is simultaneously injected into this heterojunction area, where TiO2 is precisely ablated. With the embedding of metal into oxide, optical force on Au gradually turned from attractive to repulsive due to the varied metal-dielectric environment. Meanwhile, local ablated oxides are redeposited on Au NP. Upon the whole coverage of metal NP, the implantation behavior of metal NP is stopped, resulting in a controlled metal-oxide eccentric structure with capsulated oxide layer thickness ≈0.72–1.30 nm. These oxide-capsulated metal NPs structures can preserve their configurations even after thermal annealing in air at 600 °C for 10 min. This ultrafast laser plasmonic nanowelding can also extend to oxide-capsulated metal nanostructure fabrication with broad materials combinations (e.g., Au/ZnO, Au/MgO, etc.), which shows great potential in designing/constructing nanoscale high-performance catalysts.
中文翻译：
热稳定的氧化物封装金属纳米颗粒结构，通过超快激光等离子体纳米焊接实现强金属-载体相互作用
强金属-载体相互作用 （SMSI） 因其稳定和优异的催化效率而在非均相催化剂中引起了广泛关注。然而，高性能氧化物包封金属纳米结构的构建在材料热力学兼容性方面面临巨大挑战。在这项工作中，通过超快激光等离子体纳米焊接证明了氧化物包封金属纳米颗粒 （NPs） 结构的动态控制形成。在强局域电磁场相互作用下，金属 （Au） NP 在光力的作用下被拖向氧化物 NPs （TiO2）。强能量同时注入这个异质结区域，TiO2 在那里被精确烧蚀。随着金属嵌入氧化物中，由于金属介电环境的变化，Au 上的光力逐渐由吸引变为排斥。同时，局部烧蚀的氧化物重新沉积在 Au NP 上。在金属 NP 完全覆盖后，金属 NP 的注入行为停止，从而产生具有封装氧化层厚度 ≈0.72–1.30 nm 的受控金属氧化物偏心结构。这些氧化物包覆的金属 NPs 结构即使在 600 °C 的空气中热退火 10 分钟后也能保持其构型。这种超快激光等离子体纳米焊接还可以扩展到具有广泛材料组合（例如 Au/ZnO、Au/MgO 等）的氧化物包封金属纳米结构制造，这在设计/构建纳米级高性能催化剂方面显示出巨大潜力。
更新日期：2024-06-21
中文翻译：
热稳定的氧化物封装金属纳米颗粒结构，通过超快激光等离子体纳米焊接实现强金属-载体相互作用
强金属-载体相互作用 （SMSI） 因其稳定和优异的催化效率而在非均相催化剂中引起了广泛关注。然而，高性能氧化物包封金属纳米结构的构建在材料热力学兼容性方面面临巨大挑战。在这项工作中，通过超快激光等离子体纳米焊接证明了氧化物包封金属纳米颗粒 （NPs） 结构的动态控制形成。在强局域电磁场相互作用下，金属 （Au） NP 在光力的作用下被拖向氧化物 NPs （TiO2）。强能量同时注入这个异质结区域，TiO2 在那里被精确烧蚀。随着金属嵌入氧化物中，由于金属介电环境的变化，Au 上的光力逐渐由吸引变为排斥。同时，局部烧蚀的氧化物重新沉积在 Au NP 上。在金属 NP 完全覆盖后，金属 NP 的注入行为停止，从而产生具有封装氧化层厚度 ≈0.72–1.30 nm 的受控金属氧化物偏心结构。这些氧化物包覆的金属 NPs 结构即使在 600 °C 的空气中热退火 10 分钟后也能保持其构型。这种超快激光等离子体纳米焊接还可以扩展到具有广泛材料组合（例如 Au/ZnO、Au/MgO 等）的氧化物包封金属纳米结构制造，这在设计/构建纳米级高性能催化剂方面显示出巨大潜力。
京公网安备 11010802027423号