将硼原子掺入金属纳米颗粒中

《Nanoscale Horizons》：Boron atom incorporation into metal nanoparticles

硼在过渡金属纳米颗粒及扩展表面中的热力学动力学特性研究表明，硼在Rh、Pt、Pd亚表面间隙位及纳米颗粒表面配位环境具有高稳定性，迁移能垒低于0.5 eV（除Ir外），且硼掺入导致相邻金属原子d带中心偏移，显著影响催化活性。

　　

在用硼氢化物还原金属盐的过程中，硼可能会无意中掺入过渡金属中。已知硼存在于过渡金属（如钯Pd和铂Pt）的表面会显著影响其催化性能。在这项研究中，我们采用密度泛函（DFT）计算方法来研究硼掺入fcc-Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Al的约1.5纳米颗粒及其（111）晶面上的热力学和动力学过程。研究结果表明，硼在（111）晶面和Rh、Pt、Pd纳米颗粒的亚表面间隙位点上具有较高的热力学稳定性。与晶面不同，金属纳米颗粒（NPs）也能将硼稳定在表面金属原子的配位环境中，尤其在Rh、Ir和Ni纳米颗粒中这种稳定性更为显著。此外，硼从晶面迁移到亚表面位点的能量障碍降低到小于0.5电子伏特（除Ir外所有金属均如此），而硼掺入晶内位点的能量障碍也低于0.2电子伏特。值得注意的是，硼的掺入会导致相邻金属原子的d带中心发生偏移，这表明它对过渡金属的催化活性有显著影响。