压制铂的晶体结构以获得催化活性

科学家们利用磷原子作为可移动的间隔体，对铂电催化剂的晶格结构进行了微调。诱导不同的张力或压缩量会极大地改变催化剂的活性，在某些情况下会增加一倍以上。

2017年，由Mingshang金中国西安交通大学和Yadong阴美国加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的研究人员开发了一种方案，将数量可调的磷原子插入钯纳米立方的晶格中，在钯原子之间创造空隙，从而增加晶格间距。这个过程可以通过加热氮的纳米立方体来驱逐磷来逆转。

现在，他们的团队，还有简帛吴中国上海交通大学的研究人员利用这种方法来调节铂催化剂中的晶格应变。为了获得拉伸应变，他们在钯纳米立方体上沉积铂，然后使用他们的协议插入不同数量的磷。为了获得压缩应变，研究人员采用了相反的方法，将精心选择的磷放入纳米立方体中，沉积铂，然后挤压磷。

在析氢反应中，3%左右的拉伸应变使铂催化剂的活性提高了约50%，而压缩应变降低了铂催化剂的活性。在甲醇氧化反应中，当拉伸应变为4.7%，压缩应变为3.9%时，催化剂的活性都提高了一倍以上。这种看似令人费解的行为可以用催化剂在压力下电子结构的变化来解释。殷解释说:“事实上，我们知道，如果你改变张力，就会改变d带中心的能量，而d带中心控制着反应物吸附到表面的方式。”

研究人员希望将这项技术应用到工业领域，在那里它可能会产生更节省原子的贵金属催化剂。然而，也有一些重大的障碍，最明显的是钯价格昂贵，甚至比铂还贵。他说，目前我们还没有钯的替代品，但这是我们的最终目标。

材料科学家Younan夏美国佐治亚理工学院的教授说:“张力可以用来调节催化活性的想法已经被广泛探索了几十年。”但在这项工作中，他们可以使用本质上相同的材料系统来实现拉伸或压缩应变，并在非常大的范围内调整两者。他补充说:“对我来说，最有趣的是弄清磷是如何穿透铂的。”