黄小青、黄勃龙等Nature Commun:高熵亚纳米线高活性电催化氢氧化
纳米技术 纳米 2021-10-30

高熵合金材料由于具有具有独特的物理化学性质,因此在许多相关领域受到广泛关注,但是从原子级别对材料的尺度和形貌进行控制具有较高难度。

有鉴于此,厦门大学Lingzheng Bu、香港理工大学黄勃龙、厦门大学/苏州大学黄小青等报道合成了一种独特的PtRuNiCoFeMo亚纳米线高熵合金材料(SNWs)用于碱性氢氧化反应HOR,表现了较好的活性。SNWs/C的质量活性和比活性分别达到6.75 A mgPt+Ru-1和8.96 mA cm-2。这种催化活性分别是纳米粒子型高熵合金催化剂HEA NPs/C的2.8/2.6倍、市售PtRu/C的4.1/2.4倍、Pt/C材料的19.8/18.7倍。

这种亚纳米线结构的NiCoFeMo高熵合金材料除了表现非常高的催化活性,还具有非常好的催化稳定性,在2000次加速测试的催化循环反应中并未表现催化活性衰减的现象。

本文要点:

(1)

合成的亚纳米高熵合金纳米线材料表现了在1000 ppm CO气氛中进行HOR催化反应的抗中毒,说明亚纳米线PtRuNiCoFeMo高熵合金具有比市售PtRu/C、Pt/C催化剂更高的抗中毒效果。

(2)

通过DFT计算,发现在高熵合金材料的SNWs亚纳米线催化剂中不同金属之间存在非常强的相互作用,因此能够非常好的调控质子、羟基的结合能,因此得以提高HOR催化活性。

(3)

这项工作为合成Pt基HEA高熵合金亚纳米/纳米材料提供经验和帮助,而且促进催化领域的基础性研究和发展。

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参考文献

Zhan, C., Xu, Y., Bu, L. et al. Subnanometer high-entropy alloy nanowires enable remarkable hydrogen oxidation catalysis. Nat Commun 12, 6261 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-26425-2

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26425-2


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