湖大黄宏文/周一歌Nano Lett.：Pt超细纳米线在氧还原反应中的尺寸效应

以氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)目前受到在阴极上使用大量贵重Pt以加速动力学缓慢的氧还原反应(ORR)的阻碍。因此，提高Pt的利用效率以减少使用量非常重要。

近日，湖南大学黄宏文和周一歌等发现了基于具有可调直径的Pt纳米线(NW)的异常尺寸效应，其中观察到ORR的活性和耐久性随着直径从2.4 nm减小到1.1 nm而增加。结果表明，减小NWs直径导致的压缩应变增加在削弱吸附和抑制Pt溶解方面起主导作用，导致了这种异常尺寸效应，其中NWs上减少的低配位(固有的结构优势)是根源。

根据ORR尺寸效应的经典理论，Pt NPs的比活性和耐久性会随着粒径的减小而降低。有趣的是，研究人员在此观察到Pt NWs上具有完全不同的尺寸相关ORR性能，其中ORR性能随着直径的减小而提高。直径和ORR性能之间的这种异常关系意味着Pt NWs在同时实现高Pt利用率和比活性方面具有先天优势。

结构表征和MD模拟的结合表明，减小直径会同时增加压缩应变和低配位点的比例。力学分析进一步揭示了通过减小NW的直径引起的压缩应变增加在减弱吸附和抑制Pt溶解方面的主导作用是这种异常尺寸效应的根本原因，该发现不仅扩展了对经典尺寸效应的认识，而且为突破铂基ORR催化剂设计中的尺寸限制提供了新的启示。

Anomalous Size Effect of Pt Ultrathin Nanowires on Oxygen Reduction Reaction. Nano Letters, 2021. DOI:10.1021/acs.nanolett.1c03805

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湖大黄宏文/周一歌Nano Lett.：Pt超细纳米线在氧还原反应中的尺寸效应

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