核壳结构Pt-Co催化剂纳米颗粒中的应变弛豫

表面应变在提升Pt合金纳米颗粒氧还原催化剂的活性方面起着关键作用。然而，真实燃料电池催化剂中的应变效应细节尚不清楚，部分原因是缺乏适用于复杂负载型纳米颗粒催化剂的应变表征技术。本工作利用纳米束电子衍射的应变映射以及简单核壳颗粒中应变的连续介质弹性模型来研究这些效应。我们发现表面应变既通过核壳界面的晶格缺陷弛豫，也通过球形几何中泊松膨胀引起的颗粒壳层间弛豫而得到释放。连续介质弹性模型发现，在无晶格位错的情况下，几何弛豫导致的表面应变随颗粒的平均成分而缩放，与壳层厚度无关。我们研究了一系列经处理以改变壳层厚度和核壳晶格失配的Pt-Co催化剂中这些应变效应对催化活性的影响。对于具有最薄壳层的催化剂，其活性与无位错颗粒中相干应变所预期的表面应变的阿伦尼乌斯依赖关系一致；而具有较厚壳层的催化剂表现出更大的活性损失，表明位错也引起了应变弛豫。