天大陈亚楠AM: 不“极端”无“位错”！富位错铂纳米粒子促进析氢反应

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和电子结构并改善催化性能的有效方法。然而，在商业主流催化剂中几乎不可能产生和保留位错，例如单金属铂(Pt)催化剂。

基于此，天津大学陈亚楠团队提出了一种简便的非平衡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)。

位错引起的应变效应介导了电子结构并优化了Dr-Pt的催化活性，包括降低过电位和增加稳定性。在1M KOH溶液中，与Dp-Pt(在10 mA cm^-2时具有≈45 mV的过电位)相比，Dr-Pt表现出较低的过电位(在10 mA cm^-2时具有≈45 mV的过电位)。

另外，Dr-Pt在10 mA cm^-2的电流密度下连续运行20小时，催化剂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。

MD模拟表明由于快速加热和冷却导致位错形成，表明存在温度引导的热应力效应。同时，进行了系统密度泛函理论(DFT)计算来进一步研究Dr-Pt高活性的性质。结果表明，位错引起的应变效应可以通过调节Pt原子的电子结构来优化H_ad的吸附能。

综上，环境HTS可以促进富含位错的单金属纳米粒子的制备，以提高 HER性能，并为具有丰富产氢缺陷的催化剂的合理结构设计提供新的指导。

Extreme Environmental Thermal Shock Induced Dislocation-Rich Pt Nanoparticles Boosting Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202106973