二维低熔点(LMP)金属纳米晶以其独特的表面结构和拓扑结构而受到人们越来越多的关注，显示出广泛的应用前景。然而，由于低标准氧化还原电位、低熔点、较差的晶体对称性等因素的限制，这类微晶的成核(还原)和生长(结晶)过程仍然难以控制。
近日，北京理工大学殷安翔课题组报道了一种可控还原-熔融-结晶法(RMC)，用于选择性地制备表面几何/电子结构可调的超薄、自支撑、无表面活性剂的铋纳米片。具体而言，RMC策略可以分离金属纳米晶的还原和结晶阶段：铋盐首先被乙二醇(EG)还原形成金属铋(由于其熔点非常低而熔化成铋滴)；接下来，在结晶过程中，通过快速冷冻纳米铋液滴可以获得单分散的圆形铋纳米颗粒(r-BiNPs)，而在更高的温度下通过更慢的结晶过程可以制备规则的扁平铋纳米片(f-BiNFs)。此外，铋的水敏性赋予了对铋纳米片的结构和形态的额外控制。向EG溶液中引入微量的水会扰乱铋的结晶，产生超薄的锯齿状铋纳米片(j-BiNSs)，其富含表面孔隙和阶梯边缘。在常温条件下，Bi的锯齿状纳米片、扁平纳米片和纳米球对CO2在水溶液中的电催化还原作用存在显著差异。理论计算和电化学研究显示，j-BiNS的丰富阶梯边可选择性地增强对CO2的吸附，并提高Bi表面电催化CO2还原反应(CO2RR)的速率控制步骤(RDS)。结果表明，j-BiNSs比f-BiNSs和r-BiNPs具有更高的甲酸盐选择性和活性，并且其在强酸性(FE=90.7%，j=108.5 mA cm−2，−1.2 VRHE)，近中性(FE=96.0%，j=127.6 mA cm−2，−1.0 VRHE)和强碱性(FE=98.6%，j=210 mA cm−2，−0.6 VRHE)溶液中表现出高CO2RR性能。综上，该项工作所提出的RMC策略实现了LMP金属纳米材料的可控溶液合成，这在研究其结构相关性能方面有着广阔的应用前景。Controllable Crystallization of Two-Dimensional Bi Nanocrystals with Morphology-Boosted CO2 Electroreduction in Wide pH Environments. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202301639
