电催化在能量转换和储存领域扮演着重要的角色，因此阐明电催化剂的结构与活性之间的关系是获得最佳催化活性的关键。由于双金属催化剂内部强烈的电子相互作用，微小的结构变化会影响催化剂的性能，这种情况为优化双金属催化剂的催化性能提供了空间。传统的结构调制策略是在系统中加入新元素。然而，新元素的引入增加了理解结构和性能之间关系的难度。近年来，界面调制在电催化活性优化中得到了广泛的应用，两种金属之间的晶格差使得优化电极的催化性能成为可能。然而，载体的表面结构决定了它们对负载金属的调节能力，这导致在调节电极材料的催化性能方面灵活性有限。此外，表面结构的原位精确调整更具挑战性。
近日，厦门大学杨扬、王少杰和辽宁科技大学韩露等利用具有原子级调制精度的机械可控表面应变(MCSS)技术实现了Pd/Au电极对析氢反应(HER)性能的连续调制。实验结果表明，应变调节下Pd/Au电催化剂的起始电位和过电位随着应变强化而降低，说明应变装置可以优化电极的催化活性。结合原位电化学和XRD表征结果，证明了在连续应变调制下，电极表面产生了拉伸应变，这种结构变化影响了负载Pd活性中心的电子结构。理论计算表明，载体Au的结构变化降低了Pd的d带中心，优化了Pd与吸附中间体的结合强度，并显著影响了HER催化活性。研究人员进一步研究了HER活性的增强与电流密度的增加之间的关系。具体而言，在CV阴极扫描过程中，吸附在Pt上的H原子与溶液中的质子(H+)结合产生H2。影响H2产生速率的两个主要因素是：H原子在Pd活性中心的解吸和电极提供电子的能力。实验已经证实，拉伸应变强化有利于H原子的解吸。随着拉伸应变的增强，阴极电流的增加趋势表明单位时间内有更多的电荷流过电极，表明电极提供电子的能力增强。因此，拉伸应变诱导的结构变化从两个方面影响Pd/Au的活性：1.改变活性位点的电子结构以影响吸附在Pd上H原子的解吸；2.调节电极的供电子能力。总的来说，这项工作有助于更好地理解电催化剂表面结构与催化活性之间的关系，并为高性能催化剂的设计和制备提供可行的方案。Continuous strain regulation of palladium–gold at the atomic level. Nano Letters 2024. DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01395
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