纳米材料的晶体结构工程对于电催化剂的设计至关重要。诱导位错是在纳米材料中产生应变效应以优化晶体结构和电子结构并改善催化性能的有效方法。然而，在工业主流催化剂如单金属铂(Pt)催化剂中，几乎不可能产生和保留位错。

有鉴于此，天津大学陈亚楠研究员等人，报道了一种非平衡高温(> 1400 K)热冲击方法，以在Pt纳米晶体(Dr-Pt)中诱导丰富的位错。

本文要点

1）提出了一种简便的非平衡高温热冲击(HTS)方法，通过引入液氮冷却介质，在极端环境中生成富含位错的单 Pt 纳米粒子 (Dr-Pt)。与Dr-Pt相比，在常温常压氩气(Ar)环境下制备的Pt纳米颗粒(Dp-Pt)表现出较差的位错。位错引起的应变效应调节了Dr-Pt的电子结构，优化了其催化活性，降低了过电位，提高了稳定性。

2）该方法是在由液氮产生的极端环境 (~77 K) 中进行的。在结晶过程中由热应力和结构应力在几毫秒内引起的位错以超快的冷却速度动态冻结。具有位错诱导应变效应的高能表面结构可以防止催化过程中的表面重组。

3）研究结果表明，这种新型极端环境高温热冲击方法可以成功地在 Pt 纳米粒子中引入丰富的位错，显著提高铂纳米颗粒的析氢反应性能。与 Dp-Pt（在 10 mA cm ^-2 时的过电位约为 45 mV）相比，Dr-Pt 在 1 M KOH 溶液中表现出较低的过电位（在 10 mA cm ^-2 时约为 25 mV）。 Dr-Pt 在 20 小时的连续测试下也显示出高电催化稳定性和结构稳定性，长期反应后位错保留良好。

总之，该工作强调了环境热冲击在诱导 Pt 纳米粒子内位错以实现更有效的电催化剂方面的潜力。

参考文献：

Siliang Liu et al. Extreme Environmental Thermal Shock Induced Dislocation-Rich Pt Nanoparticles Boosting Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adma.202106973

https://doi.org/10.1002/adma.202106973