电催化涉及到诸多新能源议题，包括锂电池、燃料电池、水裂解、产氢、CO
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资源化利用等等。研究电催化剂的表面结构，对于设计新材料、开发新能源、实现纳米技术的重要成果转化，具有重大的现实意义。
2007
年，孙世刚院士课题组在Science杂志上首次报道高指数二十四面体Pt纳米晶的。他们利用方波电势法，制备出了以高指数晶面{730}，{310}和{210}为裸露面的Pt纳米二十四体（THH Pt NCs）。
图1.
二十四面体高指数Pt纳米晶
N.Tian; Z.-Y. Zhou; S.-G. Sun; Y. Ding; Z. L. Wang. Synthesis of TetrahexahedralPlatinum Nanocrystals with High-Index Facets and High Electro-OxidationActivity. Science, 2007, 316: 732-735.
与常规的Pt基纳米催化剂（主要是以{111}和{100}晶面裸露）相比，THHPt NCs在电催化甲酸和乙醇氧化的反应中表现了很高的活性。81 nm THH Pt NCs对电催化甲酸氧化的活性是115 nm 球形Pt纳米颗粒的1.6~4.0倍，是商业Pt/C催化剂的2.0~3.1倍；对电催化乙醇氧化的活性是球型Pt纳米颗粒的2.0~4.3倍，是商业Pt/C催化剂的2.5~4.6倍。THH Pt NCs不仅有很高的反应活性，而且还表现出很高电催化稳定性和热稳定性。
图2.
THH Pt
纳米晶的电催化性能
2007
年，杨培东教授团队以Pt纳米立方体为晶种，Pd为壳层材料，控制合成了不同形貌的Pt@Pd核壳结构纳米晶。
图3. 不同形貌的Pt@Pd纳米晶
SUSANE. HABAS, PEIDONG YANG et al. Shaping binary metal nanocrystals throughepitaxial seeded growth. Nature Materials 2007, 6, 692-697.
研究发现，在相同的电位下，电催化甲酸氧化活性存在如下关系：立方体{100}
。
图4. 八面体、十四面体和立方体
Pt@Pd
纳米晶的电催化剂性能
2010
年，新加坡国立大学的Jim Yang Lee教授课题组以Au纳米颗粒为模板，成功制备出一系列以高指数晶面裸露的Au@Pd纳米晶。
研究发现，在相同的电位下（0 V），电催化甲酸氧化活性存在如下关系：立方体{100} < 八面体{111} < 二十四面体{552} < 四十八面体{432} < 二十四面体{720} < 二十四面体{210} < 二十四面体{520}
。
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图5.
不同高指数晶面裸露的Au@Pd纳米晶的电催化性质
Y.Yu; Q. Zhang; B. Liu; J. Y. Lee. Synthesis of Nanocrystals with VariableHigh-Index Pd Facets through the Controlled Heteroepitaxial Growth ofTrisoctahedral Au Templates. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132: 18258-18265.
2011
年，厦门大学郑南峰教授课题组利用湿化学法，依靠强吸附的小分子作用，成功的制备出了以高能面{110}裸露的Pd纳米晶体和以高指数晶面{411}裸露的Pt纳米晶体。这些Pd 和Pt纳米晶体在电催化甲酸或甲醇氧化上都体现出了比商业催化剂更优异的催化活性。
图6. 高指数晶面{411}裸露的Pt纳米晶
X.Huang; Z. Zhao; J. Fan; Y. Tan; N. F. Zheng. Amine-Assisted Synthesis ofConcave Polyhedral Platinum Nanocrystals Having {411} High-Index Facets. J. Am.Chem. Soc., 2011, 133: 4718-4721.
2015
年，夏幼南教授课题组用Pd纳米立方体和正八面体为模板，把Pt沉积到Pd的表面形成
Pd@Pt
nL
核壳结构，然后将Pd刻蚀掉，只剩下
亚纳米
厚度的Pt壳层
，形成Pt空心纳米笼。DFT计算表明，最外层Pd的腐蚀移除导致了空位的形成，进而诱导纳米空心笼的生成。Pt{111}面对ORR的活性比Pt{100}面要好，并且是商业Pt/C的3.4倍。
