铂基纳米材料是目前氧还原反应（ORR）性能最好的电化学催化剂。但由于其在地壳中的储存量较少，价格昂贵，导致其在燃料电池领域的大规模应用受阻。如何提高贵金属催化剂的原子利用率和反应活性一直是贵金属催化领域的核心问题。 

　　12月16日，《科学》杂志刊发了一项由苏州大学教授黄小青、北京大学研究员郭少军、美国布鲁克黑文国家实验室（简称BNL）苏东合作的成果（Biaxially Strained PtPb/Pt Core/Shell Nanoplate Boosts Oxygen Reduction Catalysis, Science, 2016, 354, 6318, 1410-1414, DOI: 10.1126/science.aah6133）。他们报道了一种PtPb/Pt核壳结构纳米片电催化剂，该材料表现出大的双轴应变，具有稳定而高效的ORR性能。 

　　图1. 新型PtPb电催化剂微观精细结构分析 

        该团队密切合作，用化学法成功地制备了高质量单分散的PtPb纳米片。结合球差矫正高分辨透射电镜，同步辐射X射线吸收光谱等先进表征手段和密度泛函理论计算，他们发现4-6个Pt层能够非常完美地覆盖在PtPb纳米片表面，形成独特的PtPb/Pt核壳结构。 

　　TEM和密度泛函理论（DFT）计算表明，Pt(110)表面经历大的拉伸应变，这有助于优化Pt-O键强度，能够极大地促进ORR性能，使得这种PtPb/Pt核壳结构的催化剂具有优异的ORR性能。PtPb/Pt核纳米盘表面均匀的四层Pt壳保证了这些催化剂的高耐久性，其经历50,000次电压循环后几乎无活性衰减，并且没有明显的结构和组成变化。难能可贵的是，该催化剂不仅可以作为燃料电池阴极ORR的催化剂，还可以被用来催化阳极反应，如MOR和EOR。 

　　图2. 电催化性能评价及DFT计算各反应位点的氧结合能 

　　该研究工作展示了二维铂基纳米催化剂在基础研究和催化领域中的优势及重要性，从理论上指导了如何通过应力调控Pt-O键强度，有效地解决了模型催化中电化学界面的瓶颈问题，对于探索和开发更好的高性能催化剂，提高ORR性能，促进燃料电池快速发展起到了推动作用。