Pd / Pt纳米粒子核/壳界面上的氢原子吸收
近年来，金属纳米粒子作为一种新类型的储氢合金备受关注。由于金属的氢原子吸收性能受电子态的影响较大，故游离态金属纳米粒子在氢原子吸收性能上有很大的不同。曾有报道指出，在具有的直径为2-3纳米的钯纳米颗粒中，氢化钠（钯-氢）相中的氢的溶解度小于游离态钯，故该状态下具有非常强的氢原子吸收能力。另外，铂纳米粒子在直径为3.2 nm时所表现出的氢原子吸收能力，是游离态的铂所没有的性质。正是这个巨大的差异，促使我们开发纳米粒子些方面的应用。对此，我们进行了核（Pd ）/壳（Pt ）纳米粒的氢原子吸收性能的研究。
纳米粒子的核/壳可以看作一种相分离去核后的合金金属外壳。并已发现芯/壳界面上有趣的物理和化学性质，具有重要的技术应用。由于结构和电子状态的改变，如原子排布和界面区域的化学势，因此，我们估计其氢原子吸收性能与纯金属纳米粒子相比完全不同。在缺乏任何有关芯/壳型纳米颗粒上氢的吸收性能结果下，我们很难猜想出其具有何种氢原子吸收性能。
在这里，我们研究了Pd / Pt双金属纳米粒子（Pd / Pt 纳米粒子），Pd 核/Pt壳结构。这种条件下，Pd / Pt 纳米粒子的氢原子吸收性能会如预想的那样吗？氢被芯/壳型的纳米粒子捕获在哪里？是Pd 核里？Pt 壳上？还是在Pd 核里与Pt 壳层之间的界面上？该项目中，为了解释清楚由Pd / Pt 纳米粒子的氢原子吸收行为，我们得到了氢气压力成分（PC ）等温线，并对Pd / Pt 纳米粒子进行了固态核磁共振的测定。结果发现，Pd / Pt纳米粒子能吸收氢，所吸收的氢处于的Pd 核和Pt 壳层之间的界面处，如在图1中示出。这份报告首先给出了核/壳型纳米结构材料的氢原子吸收性能的信息。
聚（N-乙烯基-2 - 吡咯烷酮）（PVP ）的保护使得Pd 纳米粒子可通过逐步增长的方式来制备。这些纳米粒子的涂层通过所报告的的氢牺牲保护方法进行逐步改进。从透射电子显微镜（TEM ）测量的结果来看，Pd 和的Pd / Pt纳米粒子的平均直径分别被确定为6.1±0.8nm 和8.1±0.9nm （图S1）。从Pd 和的Pd/ Pt纳米粒子之间的的平均直径差异来看，发现它是由大约四个原子层的Pt 的Pd / Pt纳米粒子的壳部分组成。我们还由高分辨率的透射电子显微镜（HRTEM ）和纳米点的能量色散型X 射线光谱（EDS ）（图S2）的装置证实了芯/壳结构。通过ICP-MS 光谱的测定，估算出Pd/ Pt纳米粒子中Pt 的原子百分数为21％。通过粉末X-射线衍射（XRD ）用弹簧8在BL02B2的测量，得出Pd / Pt纳米粒子的图案为包括2种面心立方（fcc ）的形式（图S3），表明Pd 核和Pt 壳均保留其原有结构。
图2所示为3 03 K下测定的Pd / Pt纳米粒子PC 等温线。我们估算了每M 原子氢原子的数目，H / M（M = Pd0.79Pt0.21）。Pd/ Pt纳米粒子中的氢浓度的随氢气的压力增加而增加，如Pd 纳米粒子条件下，与Pd 纳米粒子0.22 H / Pd的吸收量相比，在气压约为101.3 kPa时的氢原子吸收的总量则为0.23 H/M。由此可确定，Pd/ Pt纳米粒子能吸收与纳米Pd 几乎相同量的氢。
固态核磁共振研究测定了Pd / Pt纳米粒子中的氘气在86.7kPa 、303 K下被其吸收的部位。如图3a 所示，在为107 ppm的半峰宽（fwhm ）处和0 ppm处的尖峰周围可
进行观察。在氘的光谱中（图3d ），在3.35 ppm 可得到一个尖峰。通过这些光谱相比较，可以合理地认为在Pd / Pt粒子光谱中，组分主要为自由氘气（2 H 2）和被吸收的氘原子（2 H）。在核磁共振谱中，在直径为5.1nm 的Pd / Pt纳米粒子中86.7kPa 下的氘气，我们可以在0 ppm处的尖峰周围分别看到34和-36 ppm的原子吸收，表示在Pd 或Pt 纳米粒子的晶格内部所吸收的氘。存在比芯/壳粒子更窄的吸收峰，即Pd 和Pt 纳米粒子的光谱的半高峰宽值分别是20和95 ppm。Pd 和Pt 的吸收峰的移位的特点是，具有相反的符号的氘气峰值的位置彼此相对。Pd / Pt颗粒覆盖的范围包括Pd 和Pd 纳米粒子样品的吸收峰。这一结果表明，Pd 和Pt 晶格内的氘分布分散。但我们发现了Pd 和Pt 样品之间的最强峰的峰位置，这意味着大部分氘可在Pd / Pt纳米粒子中的Pd 的核心和Pt 壳之间的界面区域中浓缩。从以上结果可得出结论，芯/壳界面边界周围的原子排列或化学势是不同于那些Pd 或Pt 纳米粒子的，这意味着，这样的异质界面为金属氢化物的形成提供了有利的环境。结论就是，氢原子可以聚集，尤其是围绕在Pd/ Pt纳米粒子中的异质界面。
Pd/ Pt 纳米粒子的XRD 谱几乎不受氢气压力的影响，与Pd 的核内相比，在Pd 核和Pt 层之间的界面区域有氢原子吸收且无晶格膨胀（图S3）。
总的来说，我们研究了由Pd / Pt纳米粒子具有核/壳型结构的氢原子吸收行为。它显示了大部分被吸收的氢原子都位于Pd 的核心和Pt 壳的Pd/ Pt纳米粒子之间的界面区域周围，表示芯/壳边界在Pd / Pt 纳米粒子的氢化物相的形成中起着重要的作用。希望在这项研究中所取得的成果将为建立高度集中的储氢材料提供一个线索。
Pd / Pt纳米粒子核/壳界面上的氢原子吸收
近年来，金属纳米粒子作为一种新类型的储氢合金备受关注。由于金属的氢原子吸收性能受电子态的影响较大，故游离态金属纳米粒子在氢原子吸收性能上有很大的不同。曾有报道指出，在具有的直径为2-3纳米的钯纳米颗粒中，氢化钠（钯-氢）相中的氢的溶解度小于游离态钯，故该状态下具有非常强的氢原子吸收能力。另外，铂纳米粒子在直径为3.2 nm时所表现出的氢原子吸收能力，是游离态的铂所没有的性质。正是这个巨大的差异，促使我们开发纳米粒子些方面的应用。对此，我们进行了核（Pd ）/壳（Pt ）纳米粒的氢原子吸收性能的研究。
纳米粒子的核/壳可以看作一种相分离去核后的合金金属外壳。并已发现芯/壳界面上有趣的物理和化学性质，具有重要的技术应用。由于结构和电子状态的改变，如原子排布和界面区域的化学势，因此，我们估计其氢原子吸收性能与纯金属纳米粒子相比完全不同。在缺乏任何有关芯/壳型纳米颗粒上氢的吸收性能结果下，我们很难猜想出其具有何种氢原子吸收性能。
在这里，我们研究了Pd / Pt双金属纳米粒子（Pd / Pt 纳米粒子），Pd 核/Pt壳结构。这种条件下，Pd / Pt 纳米粒子的氢原子吸收性能会如预想的那样吗？氢被芯/壳型的纳米粒子捕获在哪里？是Pd 核里？Pt 壳上？还是在Pd 核里与Pt 壳层之间的界面上？该项目中，为了解释清楚由Pd / Pt 纳米粒子的氢原子吸收行为，我们得到了氢气压力成分（PC ）等温线，并对Pd / Pt 纳米粒子进行了固态核磁共振的测定。结果发现，Pd / Pt纳米粒子能吸收氢，所吸收的氢处于的Pd 核和Pt 壳层之间的界面处，如在图1中示出。这份报告首先给出了核/壳型纳米结构材料的氢原子吸收性能的信息。
聚（N-乙烯基-2 - 吡咯烷酮）（PVP ）的保护使得Pd 纳米粒子可通过逐步增长的方式来制备。这些纳米粒子的涂层通过所报告的的氢牺牲保护方法进行逐步改进。从透射电子显微镜（TEM ）测量的结果来看，Pd 和的Pd / Pt纳米粒子的平均直径分别被确定为6.1±0.8nm 和8.1±0.9nm （图S1）。从Pd 和的Pd/ Pt纳米粒子之间的的平均直径差异来看，发现它是由大约四个原子层的Pt 的Pd / Pt纳米粒子的壳部分组成。我们还由高分辨率的透射电子显微镜（HRTEM ）和纳米点的能量色散型X 射线光谱（EDS ）（图S2）的装置证实了芯/壳结构。通过ICP-MS 光谱的测定，估算出Pd/ Pt纳米粒子中Pt 的原子百分数为21％。通过粉末X-射线衍射（XRD ）用弹簧8在BL02B2的测量，得出Pd / Pt纳米粒子的图案为包括2种面心立方（fcc ）的形式（图S3），表明Pd 核和Pt 壳均保留其原有结构。
图2所示为3 03 K下测定的Pd / Pt纳米粒子PC 等温线。我们估算了每M 原子氢原子的数目，H / M（M = Pd0.79Pt0.21）。Pd/ Pt纳米粒子中的氢浓度的随氢气的压力增加而增加，如Pd 纳米粒子条件下，与Pd 纳米粒子0.22 H / Pd的吸收量相比，在气压约为101.3 kPa时的氢原子吸收的总量则为0.23 H/M。由此可确定，Pd/ Pt纳米粒子能吸收与纳米Pd 几乎相同量的氢。
固态核磁共振研究测定了Pd / Pt纳米粒子中的氘气在86.7kPa 、303 K下被其吸收的部位。如图3a 所示，在为107 ppm的半峰宽（fwhm ）处和0 ppm处的尖峰周围可
进行观察。在氘的光谱中（图3d ），在3.35 ppm 可得到一个尖峰。通过这些光谱相比较，可以合理地认为在Pd / Pt粒子光谱中，组分主要为自由氘气（2 H 2）和被吸收的氘原子（2 H）。在核磁共振谱中，在直径为5.1nm 的Pd / Pt纳米粒子中86.7kPa 下的氘气，我们可以在0 ppm处的尖峰周围分别看到34和-36 ppm的原子吸收，表示在Pd 或Pt 纳米粒子的晶格内部所吸收的氘。存在比芯/壳粒子更窄的吸收峰，即Pd 和Pt 纳米粒子的光谱的半高峰宽值分别是20和95 ppm。Pd 和Pt 的吸收峰的移位的特点是，具有相反的符号的氘气峰值的位置彼此相对。Pd / Pt颗粒覆盖的范围包括Pd 和Pd 纳米粒子样品的吸收峰。这一结果表明，Pd 和Pt 晶格内的氘分布分散。但我们发现了Pd 和Pt 样品之间的最强峰的峰位置，这意味着大部分氘可在Pd / Pt纳米粒子中的Pd 的核心和Pt 壳之间的界面区域中浓缩。从以上结果可得出结论，芯/壳界面边界周围的原子排列或化学势是不同于那些Pd 或Pt 纳米粒子的，这意味着，这样的异质界面为金属氢化物的形成提供了有利的环境。结论就是，氢原子可以聚集，尤其是围绕在Pd/ Pt纳米粒子中的异质界面。
Pd/ Pt 纳米粒子的XRD 谱几乎不受氢气压力的影响，与Pd 的核内相比，在Pd 核和Pt 层之间的界面区域有氢原子吸收且无晶格膨胀（图S3）。
总的来说，我们研究了由Pd / Pt纳米粒子具有核/壳型结构的氢原子吸收行为。它显示了大部分被吸收的氢原子都位于Pd 的核心和Pt 壳的Pd/ Pt纳米粒子之间的界面区域周围，表示芯/壳边界在Pd / Pt 纳米粒子的氢化物相的形成中起着重要的作用。希望在这项研究中所取得的成果将为建立高度集中的储氢材料提供一个线索。