北大郭少军Nature子刊综述：纳米电催化中的应力控制！

以 ORR 为代表的电催化反应，是构建清洁、高效燃料电池新能源系统的重要电化学反应。受限于 Pt 金属的成本以及 ORR 活性的影响，燃料电池的商业化仍然困难重重！

为解决以上问题，研究人员通过掺杂非贵金属开发了一系列多金属纳米材料。这类多金属纳米电催化不仅降低了使用成本，并有效增强 ORR 活性。

图 1. Mo 掺杂的 PtNi 纳米八面体质量活性达到 6.98 A mg _Pt ⁻¹

Xiaoqing Huang, Zipeng Zhao, Tim Mueller, Yu Huang et al. High-performance transition metal–doped Pt3Ni octahedra for oxygen reduction reaction. Science 2015, 348, 1230-1234.

经过对 PtM 型多金属纳米电催化剂的构效关系进行剖析，研究人员认为多金属纳米电催化剂中主要存在三种效应：协同效应、配体效应、应力效应。其中，前两种效应需要保证 M 原子在 Pt 颗粒的表面或者亚表面，而应力效应可以在 Pt 原子和 M 原子相距 1 nm 的距离下实现对催化活性的调控。

图 2. 纳米电催化剂应力控制重要事件时间表

有鉴于此，北京大学郭少军等人综述了近年来纳米材料电催化中的应力控制研究，并提出了一些展望。主要包括：

1）表面应力的概念，包括引入、表征以及调控策略。

2）表面应力和催化活性之间的构效关系。

3）通过应力工程优化 ORR 性能的研究进展。

图 3. 应力的产生、表征和调控

图 4. 应力与电催化之间实验和理论的相关性

图 5. 基于压缩应力的 Pt 基纳米电催化剂