随着能源紧缺问题日益凸显，大量的科研人员在新能源领域进行了广泛而深入的研究。对于可再生能量转换过程的高效电催化剂研究则变得越来越重要。通过调控晶格应变（如压缩或拉伸）改变表面原子的间距，可以有效地调节表面电子结构，从而调控催化活性是一种作用显著的方法。然而，目前在这方面的几种尝试，都因引入其他物质（核壳结构或基底）而未能取得满意的效果，这就需要一种无须引入新物质就能进行有效探索的新方法。 

　　近日，斯坦福大学崔屹教授团队利用锂离子电池电极材料LCO（LiCoO₂）作为催化剂载体，制备了4种不同的负载型Pt纳米催化剂。他们通过广泛可调的晶格常数来调节催化剂应变从而调整其对氧还原反应（ORR）的催化活性。相关研究成果Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials发表在《科学》期刊上（Science, 2016, 354, 6315, 1031-1036, DOI: 10.1126/science.aaf7680）。 

电池电极材料通过充放电控制催化剂应力的示意图，图来源：Science, 2016, 354, 6315, 1031-1036

　　结合球差校正透射电镜（TEAM）中Pt (111)晶格间距的变化和XRD显示的峰的位移等表征结果，研究人员发现LCO-Pt_T和L_0.5CO-Pt_C催化剂中确实分别产生5%左右的拉伸应力和压缩应力。通过对其他干扰的排除，研究人员由此认为，LCO在带电收缩和膨胀的过程中会将应力转移到负载于其上的Pt纳米颗粒上： 

　　（1）对原始的LCO-Pt进行充电，LCO晶格间距增大，对其中的Pt进行拉伸，从而产生拉伸应力。 

　　（2）对L_0.5CO-Pt进行放电，晶格间距缩小到原来大小，对其中的Pt进行压缩，从而产生压缩应力。 

　　对比这四种催化剂的ORR活性（0.1M KOH，O₂饱和条件下）发现，压缩应力使Pt纳米催化剂的ORR活性增加90%，拉伸应力使Pt纳米催化剂的ORR活性降低40%，这些结果也与理论计算相一致。 

　　LiCoO₂在充放电时具有约5%的晶格压缩和拉伸应变，这会引起Pt纳米颗粒的晶格也发生相应的应变。微小的应变便能有效调控Pt的活性。作者表示，这种通过广普性电极材料来控制纳米催化剂应力，并实现催化活性控制的策略具有良好的普适性，将有望拓展到MoS₂、TiO₂、Bi₂Se₃、黑磷等一系列层状材料上，并对于酸性电催化剂的性能调控起到良好的借鉴作用。不过，研究人员称，这种策略目前还是处于基础研究阶段。但目前还处于基础研究阶段。若想真正实用，还需要继续开发大规模制备催化剂和调控应力的方法。 

　　（综合材料牛网、“纳米人”公众号报道）