尽管贵金属纳米电催化反应中的表面效应已经取得了重大的进展，但是：
（1）贵金属价格昂贵，自然储备量有限。
（2）据文献报道，金属掺杂的贵金属纳米颗粒存在协同效应，掺杂贱金属能进一步提高贵金属催化剂的催化活性和稳定性。
（3）贱金属掺杂的贵金属纳米颗粒中的表面结构对催化剂的催化性质的影响也很大。
因此，开发贱金属掺杂的贵金属纳米颗粒就显得尤为的重要。研究表明，电催化反应中，
当金属Pt中掺杂贱金属后，纳米颗粒晶面效应会发生明显的改变。
2007
年，NenadM. Markovic 课题组在Science报道：Pt
3
Ni合金的{111}面在电催化氧还原（ORR）中的催化活性是Pt{111}的10倍，是商业铂碳催化剂的90倍。
研究表明，Pt
3
Ni{111}的催化活性之所以得到大幅度的提高，主要是催化剂的表面几何结构和表面电子结构的协同作用的结果。由于-OH
ad
在催化剂的表面吸附是几何结构敏感的，催化剂的几何结构直接影响-OH
ad
的吸附，而OH
ad
的吸附是阻碍O
2
吸附的，所以导致催化活性存在如下关系：
Pt
3
Ni(100)-skin< Pt
3
Ni(110)-skin <<< Pt
3
Ni(111)-skin
。贱金属的引入使得Pt
3
Ni的d-band中心向负方向移动了0.34 eV，使得
Pt
3
Ni{111}
的催化活性比Pt{111}提高了9倍之多。
图1.
Pt
基催化剂的表面形貌和表面电子特性对ORR动力学的影响
V.R. Stamenkovic; B. Fowler; B. S. Mun; G. Wang; P. N. Ross; C. A. Lucas; N. M.Markovic. Improved Oxygen Reduction Activity on Pt3Ni(111) via IncreasedSurface Site Availability. Science, 2007, 315: 493-497.
2010
年， Fang课题组采用湿法化学，制备出了尺寸均匀、结构均一的八面体Pt
3
Ni纳米晶体，表面丰富的Pt
3
Ni（111）晶面，使得它们在ORR方面表现出优异的催化活性，验证了Nenad课题组的研究成果。
研究人员对三种纳米催化剂进行研究，发现ORR催化活性顺序依次为：Pt
3
Ni八面体> Pt
3
Ni立方体>Pt立方体。
图2.
不同形貌Pt
3
Ni纳米晶的ORR性能对比
J.Zhang; H. Z. Yang; J. Y. Fang; S. Z. Zou. Synthesis and Oxygen ReductionActivity of Shape-Controlled Pt
3
Ni Nanopolyhedra. Nano Lett, 2010,10: 638-644.
2010
年，Yang课题组制备得到八面体Pt
3
Ni纳米晶含量分别为70%、90%、100%的纳米催化剂。催化性能表征发现，ORR活性依次为：Pt
3
Ni（100%八面体）> Pt
3
Ni（90%八面体）> Pt
3
Ni（70%八面体）>商业Pt/C。
图3. 不同含量八面体Pt
3
Ni纳米晶的催化性能
J.Wu; J. Zhang; Z. Peng; S. Yang; F. T. Wagner; H. Yang. Truncated Octahedral Pt
3
NiOxygen Reduction Reaction Electrocatalysts. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 4984-4985.
2014
年，杨培东和Stamenkovic 课题组合作在Sciecne报道了一种具有Pt-skin的Pt
3
Ni纳米框架结构，进一步验证了
Pt
3
Ni(111)-Pt-skin
在ORR方面的优越性质
。
同时，研究人员将该策略拓展到PtCo, PtCu, Pt/Rh-Ni以及Pt/Pd-Ni等一系列体系中，为实际催化剂实现表面结构的精确调控提供了重要指导，有力地推动了该研究成果的产业化。
图4.
Pt
3
Ni
纳米框的制备示意图
Chen Chen, Yijin Kang, Peidong Yang, Vojislav R. Stamenkovic et al. HighlyCrystalline Multimetallic Nanoframes with Three-Dimensional ElectrocatalyticSurfaces. Sciecne 343, 1339-1343.
