Metallic doping is widely recognized as an effective approach to modulate the intrinsic electronic structure of platinum (Pt)-based electrocatalysts, thereby enhancing their performance in fuel cells. Recent progress mainly focused on doping metals from d-block or p-block of the periodic table to promote d-d or p-d hybridization interactions, while f-block metals, such as rare earth metals, have received less attention. In this study, samarium (Sm)-doped Pt nanocrystals with a dendritic nanoparticle morphology were synthesized with precise control over their elemental composition. The key to achieving this unique morphology was the co-reduction of halide-free Pt and Sm precursors by glucose in the presence of cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) in N-oleyl-1,3-propyldiamine (OPDA) at an elevated temperature. When employed as an electrocatalyst for the methanol oxidation reaction (MOR) in an alkaline medium, the optimized Pt86.4Sm13.6 nanodendrites/C exhibited nearly a 7-fold increase in specific activity, accelerated reaction kinetics, and enhanced long-term durability compared to commercial Pt/C. This improved electrocatalytic activity is attributed to the unconventional f–d hybridization interactions, which weaken CO binding and reduce the CO poisoning effect. The f-d hybridization interactions were further elucidated by density functional theory (DFT) calculations, which showed that the stronger interaction between OH and Sm-doped Pt(111) surface exhibits a benefit to combine with CO to form COOH and then release CO2, affirming the critical role of Sm-doping in improving the MOR activity. This research offers a viable strategy for creating rare earth metal-doped bimetallic nanocrystals with controlled morphology and may be extended to the rational design of high-performance fuel cell electrocatalysts based on f-d orbital hybridization.

Concave nanocrystals stand out as a testament to the importance of the nanoscale morphology in dictating the functional properties of materials. In this report, we introduce a facile synthesis method for producing gold (Au) nanocrystals with a truncated octahedral morphology that features surface concavities (Au CNTOs). The incorporation of selenium (Se) doping into the truncated octahedral Au seeds was essential for their enlargement and the formation of concave structures. By simply adjusting the quantity of seeds, we could control the size of the nanocrystals while maintaining their distinctive morphology and surface concavity. The formation mechanism suggests that Se doping likely passivates the side faces, thereby slowing growth and promoting atomic deposition at the edges and corners. The resulting Se-doped Au CNTOs exhibited strong localized surface plasmon resonance (LSPR) absorptions in the visible spectrum and the SERS performance of their assemblies was demonstrated through crystal violet detection, reaching enhancement factors around 105. This study presents an innovative approach to synthesizing concave Au nanocrystals through the incorporation of selenium during a seeded growth process, offering insights into the strategic design of plasmonic nanostructures.

Gold nanoplates with tunable surface wrinkles are prepared using an amine oxide surfactant, showing improved EGOR activity due to enriched uncoordinated active sites.