A Route for Phase Control in Metal Nanoparticles: A Potential Strategy to Create Advanced Materials

Advanced Materials

Volumn 28, Issue 6, 2016, Pages 1129-1142

  Kusada, Kohei ^a,b   Kitagawa, Hiroshi ^a,b  

^a KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^b JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY   (Japan)

Author keywords

chemical reduction syntheses; crystal structure controls; metal nanoparticles; solid solution alloys

Indexed keywords

CATALYST ACTIVITY; CRYSTAL STRUCTURE; HYDROGEN STORAGE; MATERIALS PROPERTIES; NANOPARTICLES; NANOSTRUCTURED MATERIALS; PALLADIUM; PHASE CONTROL; RUTHENIUM ALLOYS; SILVER; SOLID SOLUTIONS; STRUCTURAL PROPERTIES; SYNTHESIS (CHEMICAL);

ADVANCED MATERIALS; ALLOY MATERIALS; BULK STATE; CHEMICAL REDUCTION; ENHANCED PROPERTIES; IMMISCIBLE ALLOYS; SOLID SOLUTION ALLOY; STRUCTURE CONTROL;

METAL NANOPARTICLES;

EID: 84957567024     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201502881     Document Type: Article

References (124)

1. B. L. Cushing, V. L. Kolesnichenko, C. J. O'Connor, Chem. Rev. 2004, 104, 3893.
2. F. J. Owens, C. P. J. Poole, The Physics and Chemistry of Nanosolids, Wiley Interscience, Hoboken, NJ, USA 2008.
3. R. Makiura, T. Yonemura, T. Yamada, M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, K. Kato, M. Takata, Nat. Mater. 2009, 8, 476.
4. M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, M. Takata, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3294.
5. H. Tsunoyama, H. Sakurai, T. Tsukuda, Chem. Phys. Lett. 2006, 429, 528.
6. M. Zhang, M. Y. Efremov, F. Schiettekatte, E. A. Olson, A. T. Kwan, S. L. Lai, T. Wisleder, J. E. Greene, L. H. Allen, Phys. Rev. B 2000, 62, 10548.
7. M. Blackman, J. R. Sambles, Nature 1970, 226, 938.
8. R. Ferrando, J. Jellinek, R. L. Johnston, Chem. Rev. 2008, 108, 845.
9. S. Alayoglu, B. Eichhorn, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17479.
10. T. Shibata, B. A. Bunker, Z. Zhang, D. Meisel, C. F. Vardeman, J. D. Gezelter, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11989.
11. H. Yasuda, H. Mori, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 1994, 31, 131.
12. J. G. Lee, H. Mori, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 3.
13. Y. Xiong, Y. Xia, Adv. Mater. 2007, 19, 3385.
14. Y. Xia, Y. Xiong, B. Lim, S. E. Skrabalak, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 60.
15. B. Lim, M. Jiang, J. Tao, P. H. C. Camargo, Y. Zhu, Y. Xia, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 189.
16. I. Lee, F. Delbecq, R. Morales, M. A. Albiter, F. Zaera, Nat. Mater. 2009, 8, 132.
17. A. Tao, P. Sinsermsuksakul, P. Yang, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 435.
18. E. Nakamura, K. Sato, Nat. Mater. 2011, 10, 158.
19. A. K. M. Fazle Kibria, Y. Sakamoto, Int. J. Hydrogen Energy 2000, 25, 853.
20. G. Zeng, A. Goldbach, L. Shi, H. Xu, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 18101.
21. H. Noh, W. Luo, T. B. Flanagan, J. Alloys Compd. 1993, 196, 7.
22. G. Alefeld, J. Völkl, Hydrogen in Metals I, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany 1978.
23. G. Alefeld, J. Völkl, Hydrogen in Metals II, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany 1978.
24. H. Züchner, T. Rauf, J. Less-Common Met. 1991, 172-174, 816.
25. I. Coulthard, T. K. Sham, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 4824.
26. P. E. A. Turchi, V. Drchal, J. Kudrnovský, Phys. Rev. B 2006, 74, 1.
27. J. K. Nørskov, T. Bligaard, J. Rossmeisl, C. H. Christensen, Nat. Chem. 2009, 1, 37.
28. T. Bligaard, J. K. Nørskov, S. Dahl, J. Matthiesen, C. H. Christensen, J. Sehested, J. Catal. 2004, 224, 206.
29. M. P. Andersson, T. Bligaard, A. Kustov, K. E. Larsen, J. Greeley, T. Johannessen, C. H. Christensen, J. K. Nørskov, J. Catal. 2006, 239, 501.
30. I. Karakaya, W. T. Thompson, Bull. Alloy Phase Diagrams 1988, 9, 237.
31. S. N. Tripathi, S. R. Bharadwqj, J. Phase Equilibria 1994, 15, 208.
32. N. A. Zarkevich, T. L. Tan, D. D. Johnson, Phys. Rev. B 2007, 75, 1.
33. S. N. Tripathi, S. R. Bharadwaj, M. S. Chandrasekharaiah, J. Phase Equilibria 1991, 12, 603.
34. E. Ogando Arregui, M. Caro, A. Caro, Phys. Rev. B 2002, 66, 1.
35. D. J. Chakrabarti, D. E. Laughlin, Bull. Alloy Phase Diagrams 1982, 2, 460.
36. H. Okamoto, J. Phase Equilibria Diffus. 2013, 34, 1.
37. H. Kobayashi, H. Morita, M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, Y. Kubota, K. Kato, M. Takata, S. Toh, S. Matsumura, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12390.
38. H. Kobayashi, M. Yamauchi, H. Kitagawa, Y. Kubota, K. Kato, M. Takata, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5576.
39. C. Zlotea, F. Morfin, T. Nguyen, N. Nguyen, Nanoscale 2014, 6, 9955.
40. H. Lv, Z. Xi, Z. Chen, S. Guo, Y. Yu, W. Zhu, Q. Li, X. Zhang, M. Pan, G. Lu, S. Mu, S. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5859.
41. M. J. Sharif, S. Yamazoe, T. Tsukuda, Top. Catal. 2014, 57, 1049.
42. J. Y. Park, Y. Zhang, M. Grass, T. Zhang, G. A. Somorjai, Nano Lett. 2008, 8, 673.
43. J. Y. Park, Y. Zhang, S. H. Joo, Y. Jung, G. A. Somorjai, Catal. Today 2012, 181, 133.
44. I. Karakaya, W. T. Thompson, Bull. Alloy Phase Diagrams 1986, 7, 362.
45. H. Kobayashi, K. Kusada, H. Kitagawa, Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1551.
46. H. Okamoto, T. B. Massalski, Bull. Alloy Phase Diagrams 1984, 5, 384.
47. S. N. Tripathi, S. R. Bharadwaj, S. R. Dharwadkar, J. Phase Equilibria 1993, 14, 638.
48. K. Kusada, M. Yamauchi, H. Kobayashi, H. Kitagawa, Y. Kubota, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15896.
49. E. R. Essinger-Hileman, D. DeCicco, J. F. Bondi, R. E. Schaak, J. Mater. Chem. 2011, 21, 11599.
50. S. García, L. Zhang, G. W. Piburn, G. Henkelman, S. M. Humphrey, ACS Nano 2014, 8, 11512.
51. K. Kusada, H. Kobayashi, R. Ikeda, Y. Kubota, M. Takata, S. Toh, T. Yamamoto, S. Matsumura, N. Sumi, K. Sato, K. Nagaoka, H. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1864.
52. D. Wu, M. Cao, M. Shen, R. Cao, ChemCatChem 2014, 6, 1731.
53. D. A. Papaconstantopoulos, B. M. Klein, E. N. Economou, L. L. Boyer, Phys. Rev. B 1978, 17, 141.
54. E. Wicke, J. Less-Common Met. 1983, 101, 17.
55. P. A. Cox, The Electronic Structure and Chemistry of Solids, Oxford University Press, Oxford, UK 1987.
56. O. R. Inderwildi, S. J. Jenkins, D. A. King, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2213.
57. J. Guo, A. Hsu, D. Chu, R. Chen, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4324.
58. A. Yang, O. Sakata, K. Kusada, T. Yayama, H. Yoshikawa, T. Ishimoto, M. Koyama, H. Kobayashi, H. Kitagawa, Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 153109.
59. K. Kobayashi, M. Yabashi, Y. Takata, T. Tokushima, S. Shin, K. Tamasaku, D. Miwa, T. Ishikawa, H. Nohira, T. Hattori, Y. Sugita, O. Nakatsuka, A. Sakai, S. Zaima, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 1005.
60. D. H. Seo, H. Shin, K. Kang, H. Kim, S. S. Han, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1819.
61. L. Xiao, L. Zhuang, Y. Liu, J. Lu, H. D. Abruña, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 602.
62. M. A. Newton, C. Belver-Coldeira, A. Martínez-Arias, M. Fernández-García, Nat. Mater. 2007, 6, 528.
63. N. E. Schultz, B. F. Gherman, C. J. Cramer, D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24030.
64. H. C. Lee, Y. Potapova, D. Lee, J. Power Sources 2012, 216, 256.
65. E. McFarland, Science 2012, 338, 340.
66. N. Perkas, J. Teo, S. Shen, Z. Wang, J. Highfield, Z. Zhong, A. Gedanken, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 15690.
67. J. M. G. Carballo, J. Yang, A. Holmen, S. García-Rodríguez, S. Rojas, M. Ojeda, J. L. G. Fierro, J. Catal. 2011, 284, 102.
68. Y. H. Kim, S.-D. Yim, E. D. Park, Catal. Today 2012, 185, 143.
69. C. Strebel, S. Murphy, R. M. Nielsen, J. H. Nielsen, I. Chorkendorff, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 8005.
70. S. Wendt, M. Knapp, H. Over, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1537.
71. G. Ertl, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3524.
72. X. Xie, Y. Li, Z.-Q. Liu, M. Haruta, W. Shen, Nature 2009, 458, 746.
73. W. E. Kaden, T. Wu, W. A. Kunkel, S. L. Anderson, Science 2009, 326, 826.
74. V. Abdelsayed, A. Aljarash, M. S. El-Shall, Z. A. Al Othman, A. H. Alghamdi, Chem. Mater. 2009, 21, 2825.
75. J. R. Renzas, W. Huang, Y. Zhang, M. E. Grass, D. T. Hoang, S. Alayoglu, D. R. Butcher, F. F. Tao, Z. Liu, G. A. Somorjai, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 2556.
76. M. Bowker, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2204.
77. T. Engel, G. Ertl, J. Chem. Phys. 1978, 69, 1267.
78. K. Liu, A. Wang, T. Zhang, ACS Catal. 2012, 2, 1165.
79. B. Hammer, J. K. Norskov, Nature 1995, 376, 238.
80. B. Hammer, J. K. Nørskov, Surf. Sci. 1995, 343, 211.
81. J. Xu, T. White, P. Li, C. He, J. Yu, W. Yuan, Y. F. Han, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10398.
82. X. Yu, P. G. Pickup, J. Power Sources 2008, 182, 124.
83. X. Xia, S.-I. Choi, J. A. Herron, N. Lu, J. Scaranto, H. C. Peng, J. Wang, M. Mavrikakis, M. J. Kim, Y. Xia, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15706.
84. X. Wang, J. Yang, H. Yin, R. Song, Z. Tang, Adv. Mater. 2013, 25, 2728.
85. F. Gao, D. W. Goodman, Chem. Soc. Rev. 2012, 8009.
86. S. Zhang, Ö. Metin, D. Su, S. Sun, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3681.
87. M. S. Kutubi, K. Sato, T. Yamamoto, S. Matsumura, K. Kusada, H. Kobayashi, H. Kitagawa, K. Nagaoka, ChemCatChem 2015, DOI: 10.1002/cctc.201500758.
88. N. Miyaura, A. Suzuki, Chem. Rev. 1995, 95, 2457.
89. K. Sato, H. Tomonaga, T. Yamamoto, S. Matsumura, N. D. B. Zulkifli, T. Ishimoto, M. Koyama, K. Kusada, H. Kobayashi, H. Kitagawa, K. Nagaoka, unpublished.
90. D. G. Pettifor, CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 1977, 1, 305.
91. N. Saunders, A. P. Miodownik, A. T. Dinsdale, CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 1988, 12, 351.
92. M. Hanfland, K. Syassen, N. E. Christensen, D. L. Novikov, Nature 2000, 408, 174.
93. K. Shimizu, H. Ishikawa, D. Takao, T. Yagi, K. Amaya, Nature 2002, 419, 597.
94. Y. Ma, M. Eremets, A. R. Oganov, Y. Xie, I. Trojan, S. Medvedev, A. O. Lyakhov, M. Valle, V. Prakapenka, Nature 2009, 458, 182.
95. Q. Liu, C. Fan, R. Zhang, J. Appl. Phys. 2009, 105, 123505.
96. S. Tateno, K. Hirose, Y. Ohishi, Y. Tatsumi, Science 2010, 330, 359.
97. R. Hrubiak, V. Drozd, A. Karbasi, S. K. Saxena, J. Appl. Phys. 2012, 111, 112612.
98. S. Xiong, W. Qi, B. Huang, M. Wang, Z. Li, S. Liang, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 237.
99. W. A. Jesser, R. Z. Shneck, W. W. Gile, Phys. Rev. B 2004, 69, 1.
100. F. Calvo, J. Doye, Phys. Rev. B 2004, 69, 1.
101. H. Kim, M. J. Kaufman, W. M. Sigmund, D. Jacques, R. Andrews, J. Mater. Res. 2003, 18, 1104.
102. T. Ling, L. Xie, J. Zhu, H. Yu, H. Ye, R. Yu, Z. Cheng, L. Liu, G. Yang, Z. Cheng, Y. Wang, X. Ma, Nano Lett. 2009, 9, 1572.
103. H. Kura, T. Ogawa, J. Appl. Phys. 2010, 107, 074310.
104. A. F. Marshall, I. A. Goldthorpe, H. Adhikari, M. Koto, Y. C. Wang, L. Fu, E. Olsson, P. C. McIntyre, Nano Lett. 2010, 10, 3302.
105. S. H. Joo, J. Y. Park, J. R. Renzas, D. R. Butcher, W. Huang, G. A. Somorjai, Nano Lett. 2010, 10, 2709.
106. S. S. Xiao, Z. W. Guan, X. Hong, X. Xie, W. Zhu, P. L. Da, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10812.
107. H. Liang, H. Yang, W. Wang, J. Li, H. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6068.
108. T. Liu, D. Li, D. Yang, M. Jiang, Chem. Commun. 2011, 47, 5169.
109. X. Huang, S. Li, Y. Huang, S. Wu, X. Zhou, S. Li, C. L. Gan, F. Boey, C. A. Mirkin, H. Zhang, Nat. Commun. 2011, 2, 292.
110. K. Kusada, H. Kobayashi, T. Yamamoto, S. Matsumura, N. Sumi, K. Sato, K. Nagaoka, Y. Kubota, H. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5493.
111. N. Zhou, D. Li, D. Yang, Nanoscale Res. Lett. 2014, 9, 302.
112. F. Su, L. Lv, Y. L. Fang, T. Liu, A. I. Cooper, S. Z. Xiu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14213.
113. G. Chen, J. Zhang, A. Gupta, F. Rosei, D. Ma, New J. Chem. 2014, 38, 1827.
114. M. Kobayashi, T. Kai, N. Takano, K. Shiiki, J. Phys.: Condens. Matter 1995, 7, 1835.
115. S. Watanabe, T. Komine, T. Kai, K. Shiiki, J. Magn. Magn. Mater. 2000, 220, 277.
116. M. Tsuji, Y. Nishizawa, K. Matsumoto, N. Miyamae, T. Tsuji, X. Zhang, Colloids Surf., A 2007, 293, 185.
117. A. L. Gonzalez, C. Noguez, G. P. Ortiz, G. Rodríguez-Gattorno, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17512.
118. E. K. Abo-Hamed, T. Pennycook, Y. Vaynzof, C. Toprakcioglu, A. Koutsioubas, O. A. Scherman, Small 2014, 10, 3145.
119. M. E. Grass, Y. Zhang, D. R. Butcher, J. Y. Park, Y. Li, H. Bluhm, K. M. Bratlie, T. Zhang, G. A. Somorjai, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8893.
120. M. Haruta, S. Tsubota, T. Kobayashi, H. Kageyama, M. J. Genet, B. Delmon, J. Catal. 1993, 144, 175.
121. H. Over, Y. D. Kim, A. P. Seitsonen, S. Wendt, E. Lundgren, M. Schmid, P. Varga, A. Morgante, G. Ertl, Science 2000, 287, 1474.
122. X.-Q. Gong, Z.-P. Liu, R. Raval, P. Hu, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8.
123. K. Qadir, S. H. Joo, B. S. Mun, D. R. Butcher, J. R. Renzas, F. Aksoy, Z. Liu, G. A. Somorjai, J. Y. Park, Nano Lett. 2012, 12, 5761.
124. A. Singh, A. Ghosh, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3460.