聚合物电解质膜燃料电池是一种极有前途的清洁能源转换候选材料。由于将氢燃料用于燃料电池中面临各种问题，使得有机小分子（甲酸、甲醇和乙醇）等液体燃料作为替代燃料得到了广泛的研究。由于这些反应的本征反应动力学较慢，因此需要催化剂以实现其实际应用。迄今为止，铂族金属(如Pt和Rh)通常被认为是用于此类反应的最优异的电催化剂。然而，其成本高，稳定性差，表面中毒等严重限制了其在工业上的广泛应用，因此开发既高效又坚固的催化剂具有重要意义。研究发现，高指数面通常由高密度的低配位原子台阶和扭结组成，这有助于提高催化效率。此外，将铂族金属与富含稀土的过渡金属元素(如Ni，Co和Cu)合金化，在降低成本的同时提高了它们的催化效率。具有高指数面的多金属纳米颗粒（NPs）可作为燃料电池电催化剂。尽管有这些优点，但由于合成的困难，对这类纳米颗粒的催化性能仍然缺乏系统的研究。
有鉴于此，美国西北大学Chad A. Mirkin报道了采用在胶体合成的纳米粒子中引入高指数面的策略，成功制备了成分均匀的Pt-M（M=Ni，Co，Cu）和Rh-M（M=Ni，Co）四面体纳米颗粒。
文章要点
1）研究人员通过实验研究了它们的高指数面、过渡金属的内部合金化和表面Bi修饰对其电催化性能的单独效应。实验结果表明，高指数面的存在有利于提高所研究的三类反应的催化活性。其次，过渡金属合金化对催化活性的影响因反应而异。再次，对于甲醇在酸性电解液中的电氧化，由于表面Bi改性的效应可以忽略不计，过渡金属合金化可以显著提高整体催化效率。然而，对于其他被研究的反应，表面Bi对提高催化活性非常有利，而过渡金属合金化对其影响很小。最后，由于合金化过渡金属原子的存在，多金属四面体粒子在长时间的运行中比它们的单金属粒子具有更好的稳定性。
Liliang Huang, et al, High-Index-Facet Metal-Alloy Nanoparticles as Fuel Cell Electrocatalysts, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002849
https://doi.org/10.1002/adma.202002849
