Development of a catalyst for formic acid decomposition into hydrogen and carbon oxide has been highlighted due to the potentiality of formic acid as a prospective hydrogen source. A highly active and selective catalyst is readily synthesized in aqueous solution via one pot synthesis of PdAg alloy octahedral nanocrystals (ONCs) followed by epitaxial deposition of Pd. The composition and thickness of the obtained PdAg@Pd core-shell ONCs can be controlled with slight modifications during synthesis, cutting across catalytic activity. The optimized structural conditions (Pd to Ag ratio of 3.5:1, Pd shell with 1.1 atomic layers) provide lowered activation energy and exceedingly high activity under ambient condition, represented by turnover frequency of $12260 h^{-1}$ (at $30^circ C$) and $21500 h^{-1}$ (at $50^ circ C$) as well as high selectivity. The remarkable catalytic activity comes from the combination of the electronic promotion of Ag on Pd and the lattice strain arising from the difference in lattice parameters between PdAg and Pd. Thus, our design paves a synthetic route to develop a nanocatalyst with efficient hydrogen storage in formic acid and enhanced performance of proton exchange membrane fuel cell.
포름산을 수소와 이산화탄소로 분해하는 촉매의 개발은 포름산의 수소 공급원으로서의 가능성으로 인해 주목받아왔다. 높은 활성과 선택성을 가지는 촉매가 PdAg 합금 팔면체 나노결정이 수용액 상에의 합성후 Pd의 에피텍시얼 적층으로 얻어졌고, PdAg@Pd 코어-쉘 팔면체 나노결정의 조성과 두께가 합성 과정에서 조절되어 촉매 활성에 영향을 미쳤다. 최적화된 구조적 조건 (Pd와 Ag의 비 3.5:1, Pd 쉘 1.1 원자층)은 대기 조건 하에서 활성화 에너지의 감소와 매우 높은 활성을 유도하여 높은 선택성뿐만 아니라 $12260 h^{-1}$ ($30^circ C$), $21500 h^{-1} ($50^circ C$)의 전환 빈도를 보였다. 이러한 높은 촉매 활성은 Ag가 Pd에 미치는 리간드 효과와 PdAg, Pd 간의 격자정수 차이로 발생하는 격자변형 때문에 일어난다. 따라서, 이 설계는 수소의 효율적인 저장과 양성자 교환 막 연료 전지의 향상된 성능을 유도하는 나노 촉매를 개발하기 위한 합성법을 제시할 수 있다.
