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本作品設(shè)計(jì)了一步水相還原策略獲得鮮有報(bào)道的銀和金二十面體納米粒子，并對(duì)其在燃料電池催化領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)研究。對(duì)于電催化ORR，它們都表現(xiàn)出優(yōu)越的催化性能：與顆粒狀的納米粒子相比，氧氣還原的超電位顯著降低；還原峰電流明顯提高；都具有良好的電催化穩(wěn)定性；表現(xiàn)出與Pt/C催化劑相當(dāng)?shù)拇呋阅堋Ｒ虼?，?jiǎn)便的制備和優(yōu)異的電催化性能使得銀和金的二十面體納米粒子有望成為高效廉價(jià)的非鉑燃料電池陰極催化劑。

本作品發(fā)展了一步水相還原貴金屬前軀體的策略來(lái)制備鮮有報(bào)道的銀和金二十面體納米粒子。采用投射電子顯微鏡和電化學(xué)工作站等現(xiàn)代測(cè)試方法系統(tǒng)地研究了其結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)過(guò)程和催化性能。
在制備方面，具有以下四個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：
1. 所制備的銀和金二十面體納米粒子的比例分別達(dá)到90%和95%。如此高產(chǎn)率的銀二十面體納米粒子還是第一次報(bào)道。另外，該方法同時(shí)適用于銀和金兩種貴金屬二十面體納米粒子的制備。
2. 該方法以水作為溶劑和反應(yīng)介質(zhì)，比多元醇體系更加綠色環(huán)保。
3. 整個(gè)制備過(guò)程中，沒(méi)有雜質(zhì)離子被引入反應(yīng)體系，產(chǎn)物純凈，后處理方便。
4. 該方法不需要晶種的參與，從而制備過(guò)程更加簡(jiǎn)便。PVP（聚乙烯吡咯烷酮）充當(dāng)還原劑和穩(wěn)定劑的雙重角色，成本得到降低。
對(duì)所制得的銀和金二十面體納米粒子進(jìn)行了在燃料電池催化方面的應(yīng)用研究。對(duì)于電催化氧氣還原反應(yīng)，與顆粒狀的同種材料相比，它們都表現(xiàn)出以下三點(diǎn)明顯的優(yōu)勢(shì)：
1. 氧氣還原的超電位得到顯著降低。與顆粒狀的納米粒子相比，超電位在銀二十面體納米粒子上降低了140mV，在金二十面體上降低了50mV。這些表明氧氣在二十面體納米粒子上更容易被還原。
2. 催化活性明顯提高。對(duì)于銀二十面體納米粒子而言，氧氣還原峰電流密度是顆粒狀納米粒子的1.5倍。同樣，金二十面體納米粒子的是顆粒狀的1.6倍。
3. 銀和金二十面體納米粒子都表現(xiàn)出了很好的催化穩(wěn)定性。值得一提的是，二十面體納米粒子表現(xiàn)出了和Pt/C催化劑相當(dāng)?shù)拇呋钚院头€(wěn)定性。氧氣還原的峰電位幾乎一致，Ag催化氧氣還原峰電流更高。
因此，簡(jiǎn)便的制備和優(yōu)異的電催化性能使得銀和金的二十面體納米粒子有望成為一種高效廉價(jià)的燃料電池陰極非Pt催化劑。 本工作在理論研究和應(yīng)用領(lǐng)域都促進(jìn)了納米材料的發(fā)展，具有重要的科學(xué)意義。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 一等獎(jiǎng)
1.申報(bào)論文發(fā)表在國(guó)際著名期刊<Chemistry—A European Journal>（歐洲化學(xué)）上（影響因子：5.382）。 Long Kuai, Baoyou Geng*, et al., Chem. Eur. J. 2011, 17, 3482-3489.

2.該制備方法已經(jīng)申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利，專利公開(kāi)號(hào)：CN 102019432 A。

3.本作品獲第四屆安徽省“挑戰(zhàn)杯”合鍛股份大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。

另有相關(guān)工作以第一作者身份發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)著名期刊<Chemical Communicatios>（化學(xué)通訊）(影響因子：5.504）和美國(guó)化學(xué)會(huì)著名期刊<Langmuir>上（影響因子：3.898）。

4.Long Kuai, Baoyou Geng*, et al., Chem. Commun. 2011, 47, 6093-6095.

5.Long Kuai, Baoyou Geng*, et al., Langmuir 2010, 26, 18723-1872