关于可控组装的一些思考（一）——从催化到催组装

分子组装的范畴和复杂性远歹乇于合成反应,但是它们有着相同目标,即高选择性和高效率地创造新物质和制备新功能材料．因此,我们尝试将合成中广泛应用的催化概念拓展至组装研究,提出用于调控和加速组装过程的催组装（cassemblysis）的新思路．为此,我们将迄今泛用的自组装、助组装等术语重新进行规范和分类,即所有的分子组装可分为自组装和助组装．绝大多数组装属于助组装,这可进一步分为催组装、共组装和外场助组装3大类．催组装中的催组剂（cassemblyst）类似于合成中的催化剂,可在不改变总吉布斯自由能变化的条件下加速组装过程,催组装因此有望成为在分子以上层次高选择性且高效率地创造新物质的最佳途径．一些催组装体系在组装之后还会进一步进行化学耦联反应,由此显著提高产物的稳定性,组装与耦联总过程可称为催组联（catassemblysis）．我们分别在小分子和生物大分子两个层次上,分析说明了迄今已被不自觉使用的催组装和催组联的一些典型事例,提出了光电催组装的设想,比较了与催组装关联的纳米粒子组装体系,探讨了与催组装相关的简要模型和机理．本：炙强调,在开展可控组装研究中,不仅要设计与合成各种新组装基元,而且要注重构建催组剂和催组联剂,发展催组装的实验和理论方法学,揭示催组剂作用于组装基元的机理,将有望推动可控组装在创造新物质和制备新功能材料方面发挥更大作用．     

甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上电催化氧化的原位SERS

用化学还原法合成了Aucore@Ptshell纳米粒子, 并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等技术对纳米粒子进行表征; 采用电化学原位表面增强拉曼光谱(SERS)技术对甲酸的电催化氧化过程进行了研究, 成功地获得了甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上解离吸附的原位SERS. 结果显示, 在开路电位时, 甲酸能在Aucore@Ptshell/Pt电极表面自发氧化, 解离生成强吸附中间体COad和弱吸附中间体HCOOad, 在电位为+0.10 V时检测到氧化产物CO2的谱峰. 研究结果表明, Aucore@Ptshell/Pt电极对甲酸的氧化具有较高的催化活性和较强的SERS效应, 甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上的电催化氧化过程遵循双途径机理.     

立方体形Au_(core)-Pd_(shell)-Pt_(cluster)纳米材料对甲酸电催化的研究

应用晶种生长法制得金纳米立方体,Aucore-Pdshell和Aucore-Pdshell-Ptcluster电催化剂,通过改变溶液的H2PdCl4和H2PtCl6的用量以控制Pdshell的厚度和Ptcluster的覆盖度.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了金纳米立方体的表面结构.利用循环伏安法(CV)研究了不同Pd层厚度的立方体形Aucore-Pdshell纳米粒子和不同Pt岛覆盖度的立方体形Aucore-Pdshell-Ptcluster纳米粒子对甲酸氧化的电催化性能.结果表明,与立方体形Aucore-Pdshell纳米粒子相比,"核-壳-岛"结构的立方体形Aucore-Pdshell-Ptcluster纳米粒子对甲酸的电氧化具有更高活性.当Pd壳层厚度为3层,Pt岛覆盖度为0.5时,电催化活性最高.     

铂纳米空球的制备及其对甲醇氧化的电催化性能

以粒径为100nm的硒球作模板,在室温下批量合成了粒径约110nm、壳厚约5 nm的铂空球.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、选区电子衍射（SAED）、X射线衍射（XRD）、能量色散X射线谱（EDX）等检测技术表征了其形貌与结构;以甲醇为探针分子研究了铂纳米空球修饰玻碳电极对甲醇电氧化的催化性能.结果表明,由铂原子簇团构筑的多孔铂空球粒径均匀、分散性好、结构稳定、比表面积大、传质性能好,是甲醇氧化的理想催化材料.循环伏安（CV）结果表明:当甲醇氧化的电流密度0.10 mA·cm^-2,正扫时,铂纳米空球的氧化电位与实心铂纳米粒子及铂黑相比,分别负移了约110和64mV;负扫时,前者比后两者分别负移了约51与13 mV.经800圈循环伏安扫描后,正扫时,甲醇在铂纳米空球上氧化峰的电流密度为实心铂纳米粒子及铂黑上的13和15倍;负扫时,前者为后两者的19和38倍.表明铂纳米空球对甲醇氧化具有较好的催化活性和稳定性.