納米材料的晶體結構工程對于電催化劑的設計至關重要。誘導位錯是在納米材料中產生應變效應以優化晶體和電子結構并改善催化性能的有效方法。然而，在商業主流催化劑中幾乎不可能產生和保留位錯，例如單金屬鉑(Pt)催化劑。

基于此，天津大學陳亞楠團隊提出了一種簡便的非平衡HTS方法，通過引入液氮冷卻介質，在極端環境中生成富含位錯的單Pt納米粒子(Dr-Pt)。

位錯引起的應變效應介導了電子結構并優化了Dr-Pt的催化活性，包括降低過電位和增加穩定性。在1M KOH溶液中，與Dp-Pt(在10 mA cm^-2時具有≈45 mV的過電位)相比，Dr-Pt表現出較低的過電位(在10 mA cm^-2時具有≈45 mV的過電位)。

另外，Dr-Pt在10 mA cm^-2的電流密度下連續運行20小時，催化劑顯示出高電催化穩定性和結構穩定性，長期反應后位錯保留良好。

MD模擬表明由于快速加熱和冷卻導致位錯形成，表明存在溫度引導的熱應力效應。同時，進行了系統密度泛函理論(DFT)計算來進一步研究Dr-Pt高活性的性質。結果表明，位錯引起的應變效應可以通過調節Pt原子的電子結構來優化H_ad的吸附能。

綜上，環境HTS可以促進富含位錯的單金屬納米粒子的制備，以提高 HER性能，并為具有豐富產氫缺陷的催化劑的合理結構設計提供新的指導。

Extreme Environmental Thermal Shock Induced Dislocation-Rich Pt Nanoparticles Boosting Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202106973