​南师大/中科大Nano Letters：表面活性剂诱导长程压缩应变，增强PtPd CND电催化性能

高效电催化剂的设计与合成一直是能源化学领域的重要课题。综合考虑实际性能(活性和稳定性)和合成成本，贵金属催化剂仍然是燃料电池中使用最多的电催化剂，并且贵金属晶体(包括缺陷、晶相、应变等)的结晶学工程是提高本征电催化活性的有效途径。近日，南京师范大学许冬冬、李亚飞和中国科学技术大学林岳等首次采用功能性表面活性剂诱导策略制备了具有长程压缩应变和高度支化特征的超薄曲面PtPd纳米枝晶(CND)。

具体而言，以C₂₂H₄₅-N + (CH₃)₂CH₂COOH(Br⁻) (C₂₂N-COOH (Br⁻))为长链两亲性表面活性剂，在适当的反应条件下制备了弯曲的纳米枝晶PtPd CND和扁平的PtPd ND。

电化学HER性能测试结果显示，在0.5 M H₂SO₄溶液中，PtPd CND在10 mA cm⁻²电流密度下的过电位为10.8 mV，低于PtPd ND(15.9 mV)和商业Pt/C(19.3 mV)。此外，PtPd CND在5000个CV循环后只有微弱的性能衰减，并且其在稳定性试验后形态和应变没有显著变化，表明PtPd CND对HER表现出良好的催化稳定性。

实验结果和通过密度泛函理论(DFT)计算表明，PtPd CND在结构弯曲过程中，为了降低自身能量，粘结长度逐渐缩短，从而产生压缩应变。并且，引入2%的压缩应变会导致氢吸附能的降低。与无应变的PtPd ND (0.07 eV)相比，PtPd CND (−0.02 eV)的ΔG_H*的计算值比更接近0，表明H原子可以在PtPd CND的表面上还原为H*，并且H*可以快速结合以产生H₂。

总的来说，该项工作利用表面活性剂诱导的方法在超薄合金晶体中引入长程应变，可以为其他应用广泛的高性能催化剂的设计提供指导。

Functional Surfactant-Induced Long-Range Compressive Strain in Curved Ultrathin Nanodendrites Boosts Electrocatalysis. Nano Letters, 2023. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04729