高效電催化劑的設計與合成一直是能源化學領域的重要課題。綜合考慮實際性能(活性和穩(wěn)定性)和合成成本，貴金屬催化劑仍然是燃料電池中使用最多的電催化劑，并且貴金屬晶體(包括缺陷、晶相、應變等)的結晶學工程是提高本征電催化活性的有效途徑。近日，南京師范大學許冬冬、李亞飛和中國科學技術大學林岳等首次采用功能性表面活性劑誘導策略制備了具有長程壓縮應變和高度支化特征的超薄曲面PtPd納米枝晶(CND)。

具體而言，以C₂₂H₄₅-N + (CH₃)₂CH₂COOH(Br^?) (C₂₂N-COOH (Br^?))為長鏈兩親性表面活性劑，在適當?shù)姆磻獥l件下制備了彎曲的納米枝晶PtPd CND和扁平的PtPd ND。

電化學HER性能測試結果顯示，在0.5 M H₂SO₄溶液中，PtPd CND在10 mA cm^?2電流密度下的過電位為10.8 mV，低于PtPd ND(15.9 mV)和商業(yè)Pt/C(19.3 mV)。此外，PtPd CND在5000個CV循環(huán)后只有微弱的性能衰減，并且其在穩(wěn)定性試驗后形態(tài)和應變沒有顯著變化，表明PtPd CND對HER表現(xiàn)出良好的催化穩(wěn)定性。

實驗結果和通過密度泛函理論(DFT)計算表明，PtPd CND在結構彎曲過程中，為了降低自身能量，粘結長度逐漸縮短，從而產(chǎn)生壓縮應變。并且，引入2%的壓縮應變會導致氫吸附能的降低。與無應變的PtPd ND (0.07 eV)相比，PtPd CND (?0.02 eV)的ΔG_H*的計算值比更接近0，表明H原子可以在PtPd CND的表面上還原為H*，并且H*可以快速結合以產(chǎn)生H₂。

總的來說，該項工作利用表面活性劑誘導的方法在超薄合金晶體中引入長程應變，可以為其他應用廣泛的高性能催化劑的設計提供指導。

Functional Surfactant-Induced Long-Range Compressive Strain in Curved Ultrathin Nanodendrites Boosts Electrocatalysis. Nano Letters, 2023. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04729