铂基纳米催化剂被认为是最有效的ORR催化剂，被广泛应用于燃料电池研究。然而，铂催化剂的高成本限制了其广泛的商业应用。催化剂的性能在很大程度上取决于表面结构。已有研究表明，富含晶界的催化结构通常表现出较高的催化活性，然而由于晶格畸变引起的不稳定性，密度通常很稀疏。

有鉴于此，美国加州大学黄昱教授和科罗拉多大学波尔得分校Hendrik Heinz等人，通过特定的肽辅助组装，实现了对各种铂（Pt）纳米结构中晶界密度的系统控制，研究了富含晶界的表面对ORR活性的影响。

本文要点

1）借助对铂表面有特异性吸附的多肽，合成了多种富含晶界的铂纳米结构。铂纳米结构的ORR比活性与纳米结构表面的晶界密度之间呈正二次相关。与商业化的单晶Pt/C催化剂相比，富含晶界的Pt超薄纳米片的比活性提高了15.5倍，质量活性提高了13.7倍。

2）分子动力学模拟研究表明，ORR的比活性与催化剂表面上的氧的驻留数和驻留时间成正比，而氧的驻留数和驻留时间都与表面晶界密度呈正相关，从而使得富含晶界的纳米结构表现出高ORR活性。

参考文献：

Zhu, E., Xue, W., Wang, S. et al. Enhancement of oxygen reduction reaction activity by grain boundaries in platinum nanostructures. Nano Res. 13, 3310–3314 (2020).

DOI: 10.1007/s12274-020-3007-2

https://doi.org/10.1007/s12274-020-3007-2