A new class of materials for catalysis have been intensively investigated, that is, ‘bimetallic nanoparticles’. Extensive studies of non-supported bimetallic nanoparticle dispersions, stabilized by polymers or ligands, started only about 10 years ago. Many preparative procedures have been proposed, and detailed characterizations have been carried out on bimetallic nanoparticles, thanks to the rapid improvement of analytical technology on surface and nanoscale materials. In this review, we focus on the preparation, characterization and application to catalysis of polymer- or ligand-stabilized bimetallic nanoparticles in dispersion, emphasizing our own work and introducing recent progress of this area.

The strategy of defect engineering is increasingly recognized for its pivotal role in modulating the electronic structure, thereby significantly improving the electrocatalytic performance of materials. In this study, we present defect-enriched nickel and iron oxides as highly active and cost-effective electrocatalysts, denoted as Ni0.6Fe2.4O4@NC, derived from NiFe-based metal–organic frameworks (MOFs) for oxygen reduction reactions (ORR) and oxygen evolution reactions (OER). XANES and EXAFS confirm that the crystals have a distorted structure and metal vacancies. The cation defect-rich Ni0.6Fe2.4O4@NC electrocatalyst exhibits exceptional ORR and OER activities (ΔE = 0.68 V). Mechanistic pathways of electrochemical reactions are studied by DFT calculations. Furthermore, a rechargeable zinc–air battery (RZAB) using the Ni0.6Fe2.4O4@NC catalyst demonstrates a peak power density of 187 mW cm–2 and remarkable long-term cycling stability. The flexible solid-state ZAB using the Ni0.6Fe2.4O4@NC catalyst exhibits a power density of 66 mW cm–2. The proposed structural design strategy allows for the rational design of electronic delocalization of cation defect-rich NiFe spinel ferrite attached to ultrathin N-doped graphitic carbon sheets in order to enhance active site availability and facilitate mass and electron transport.

Adaptation of Ni0.6Cu0.4/Ce0.9Gd0.1O1.95 cermet anodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) for direct use of biogas fuel containing trace amounts of H2S was investigated at 700 °C. The catalyst amount and fuel supply rate were investigated based on the stable power generation conditions achieved with simulated biogas. The catalyst amount was increased by enlarging the electrode area and anode thickness to produce a tri-layered anode. The influence of H2S poisoning was mitigated and the stability of the power generation performance was improved. However, increasing the amount of catalyst caused an increase in carbon deposition on the anodes. When the fuel supply rate was decreased, carbon deposition was suppressed and the amount of H2S supplied was also reduced, further improving the stability of the power generation performance, sustainable for 24 h. These results are expected to provide important insights into the practical applications of IT-SOFCs that directly use biogas as a fuel.

Hydride (H–) species on oxides have been extensively studied over the past few decades because of their critical role in various catalytic processes. Their syntheses require high temperatures and the presence of hydrogen, which involves complex equipment, high energy costs, and strict safety protocols. Hydride species tend to decompose in the presence of atmospheric oxygen and water, which reduces their catalytic activities. These challenges highlight the need for further research to improve the stability and efficiency of catalytic processes and develop safer and cost-effective synthesis methods. This paper introduces an ultrasonic fabrication method for gallium hydride species on liquid metal (LM) nanoparticles (Ga–H@LM NPs) in water and describes the evaluation of their catalytic properties. The Ga–H@LM NPs were synthesized by dispersing liquid metals of eutectic gallium–indium in water using a two-step ultrasonication process in an ice bath. The presence of Ga–H species was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy. The Ga–H@LM NPs demonstrated the rapid catalytic hydrogenation of 4-nitrophenol and reductive degradation of azo dyes within minutes without the need for external reducing agents like NaBH4. The proposed mechanism involves high-energy ultrasonic cavitation at the interface between LM NPs and water, which promotes the formation of H2 from water and its activation to form Ga–H on particles surface during ultrasonication. This study has significant implications for advancing the field of catalysis because it provides a novel and efficient catalytic method for the synthesis of stable hydride species on gallium oxides.

Mammalian somatic cells can be reprogrammed into induced pluripotent stem cells (iPSCs) via the forced expression of Yamanaka reprogramming factors. However, only a limited population of the cells that pass through a particular pathway can metamorphose into iPSCs, while the others do not. This study aimed to clarify the pathways that chondrocytes follow during the reprogramming process.