由于化石燃料燃烧引起的全球环境问题日益严重，近年来，利用清洁可再生燃料高效发电的质子交换膜燃料电池(PEMFC)越来越受到人们的关注。在PEMFC中，燃料在阳极被氧化，释放的电子通过外部电路转移到阴极，在阴极O₂被还原。由于氧还原反应(ORR)缓慢，需要高载量的Pt基电极催化剂。由于Pt的稀缺性，设计制备合金型催化剂是降低催化剂成本的重要方案之一。合金纳米催化剂的电催化活性可以通过调整其物理性质(ensemble effects、几何效应和配位效应)来进行有效的控制，从而为PEMFC的应用提供最佳的表面结构和组成。

有鉴于此，美国阿贡国家实验室陆俊研究员、美国纽约州立大学宾汉顿分校Chuan-Jian Zhong教授和河南师范大学白正宇副教授等人合作采用无表面活性剂的热单相溶剂法合成了具有微点阵应变和Boerdijk–Coxeter螺旋型形貌的高催化型铂-钯纳米线(Pt_nPd_100-n NWs)。

本文要点

1）X射线衍射结果表明，Pt_nPd_100-n NWs通过(111)晶面暴露，其收缩或扩展晶格参数可由合金成分调节。

2）电化学结果表明，它们的高催化活性与晶格收缩、暴露的晶面和双金属组分有关，当Pt和Pd的比值为∼78:22时，活性更高，该结果进一步得到了DFT模拟计算的支持。与金属组成相似的纳米颗粒型铂钯合金催化剂(Pt_nPd_100-n NPs)相比，Pt_nPd_100-n NWs对氧还原反应的电催化活性和稳定性有显著提高。

总之，这些发现为设计成分可控、活性高、稳定性好的合金纳米催化剂提供了新的思路。

参考文献：

Fangfang Chang et al. Strain-Modulated Platinum–Palladium Nanowires for Oxygen Reduction Reaction. Nano Lett., 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b05123

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b05123