黄昱/段镶锋&黄小青师徒在最新Science上各发表论文一篇
前言：
学术圈里面名师高徒不少，但是能够同时在最顶尖期刊上发表论文的概率就比较小了。而最新的这期Science就给我们上演了这样一幕，下面来跟大家简单分享下这两篇论文。这两篇论文所围绕的主题也比较一致，都是Pt基ORR催化剂，也是Science上的明星材料了。Pt基催化剂作为目前最好的ORR催化剂，由于价格昂贵，人们对其进行了大量的调控。此前发表的一系列Science和nature文章，从Pt3Ni1(Mo-Pt3Ni)合金结构的发现，到PtNi nanoframe等，主要都是从调控Pt基催化剂化学组成，暴露的活性面以及配位环境等角度出发来调控其电化学活性面积（ECSA）以及提高其比活性（specific activity)。那么今天分享的这两篇论文又有哪些不一样的地方呢？
首先来看下苏大黄小青教授课题组最新发表的这一篇（Science, 2016, 354, 1410-1414），论文标题为：Biaxially strained PtPb/Pt core/shell nanoplate boosts oxygen reduction catalysis，DOI:10.1126/science.aah6133，论文第一作者为Lingzheng Bu，通讯作者为苏大黄小青教授，北大郭少军教授以及美国布鲁克海文国家实验室Dong Su教授。这篇文章报道了一种拉应力和压应力共存的PtPb/Pt核壳结构的纳米片，表现出非常优异的ORR性能，经过50000次循环伏安之后仍然没有明显的衰减。
传统的PtM/Pt核壳结构中， 一般认为表面Pt(111)的压应力对于氧气的吸附具有非常重要的影响，能够减弱Pt-O键能，有利于O2的活化，而拉应力的存在则使得Pt-O键太强，不利于ORR。而本文所报道的PtPb/Pt core-shell结构中，发现Pt(110)表面强的拉应力能够极大地促进ORR性能。
PtPb/Pt核壳结构纳米片，片层厚度约4.5nm，边缘长度约为16 nm,Pt/Pb比例为55.9/44.1。
采用球差矫正高分辨HAADF-STEM从顶面和侧面对纳米片进行结构分析，发现Pt层能够非常完美地覆盖在PtPb表层，形成core-shell结构，其中存在两种不同的界面：{010}PtPb//{110}Pt between the PtPb and the edge-Pt layer, and {001}PtPb//{110}Pt between PtPb and top (bottom)-Pt layer.。top-Pt layer与PtPb核之间存在11%的压应力（[01-1]Pt方向）和7.5%左右的拉应力（[100]Pt方向）,edge-Pt layer则存在7.5%的拉应力（[001]Pt方向）和很弱的压应力（1%，[110]Pt方向）。
ORR比活性（0.9 V vs RHE）：7.8 mA cm-2，是商业化Pt/C催化剂的33.9倍，质量比活性为4.3 A/mgPt,是美国能源部2020目标值的9.8倍。50000次循环后活性没有明显衰减，表明这种结构非常稳定。
作者还通过DFT对face-center cubic (fcc) hollow sites（h），the bridge sites in [001] direction(b1)，the bridge sites in [110] direction(b2)等三种位点进行了研究，发现拉应力的存在能够让h和b2位点具有高活性和稳定性。
点评:合成不容易，催化也不容易，把合成和催化联系起来更不容易，纳米催化要着眼于催化剂结构与性能关系之间背后的故事，比如应力，电子结构？
这篇Science（Science, 2016, 354, 1414-1419）来自UCLA的黄昱/段镶锋课题组，论文题目为：Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction,DOI: 10.1126/science.aaf9050.论文第一作者为Mufan Li, 共同通讯作者为：黄昱教授，段镶锋教授以及Caltech的William A. Goddard III教授。这篇文章挂出来已经有一段时间了，这里简单介绍一下。总体来说，这篇文章报道了一种超高质量比活性的锯齿状Pt纳米线ORR催化剂，其质量比活性为13.6 mA/mgPt (0.9 vs. RHE),是商业化Pt/C催化剂的50倍左右，也远超过了此前文献报道的最佳活性6.98 mA/mgPt (Pt-based octahedra)和5.7mA/mgPt（PtNi Nanoframe）。
合成思路为：1) 从Pt/NiO核壳结构纳米线出发（d=5 nm, L=250-300 nm），核层直径约为2 nm；2) Pt/NiO核壳纳米线负载之后在H2/Ar下退火，得到PtNi合金纳米线；3) 电化学法去合金化，得到Pt锯齿状纳米线。(结构信息见上图)
点评：1) Ni确实很容易被氧化，我想制备出Pt/NiO核壳结构并不是作者有意为之；2) 从此前的文献来看，PtNi合金并不是理想的ORR催化剂结构（Pt skin结构更优异），所以采用电化学法去合金这种思路是比较能理解的.不过这里所得到的是锯齿状的Pt-NWs，里面没有Ni。
锯齿状Pt纳米线的结构分析表明：这种锯齿状的Pt-NWs中Pt-Pt键（first neighbor peak）要比常规的Pt-NWs和Pt单晶要短2.2%-2.5%。富菱形的Pt表面结构具有着非常低的配位数（6-8），一定的应力，进而表现出优异的催化活性。
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