增加清潔能源的使用,是中國調整能源結構的重要途經[1]
氫氣的熱值高且無污染,受到了極大的關注
電解水制氫具有可持續和零碳排放的優點,是最具應用價值的綠氫制備方法[2]
電化學水分解,分為陽極析氧反應(OER)和陰極析氫反應(HER)[3,4]
OER涉及的四電子轉移過程使其反應動力學緩慢和在電催化過程中產生較大的過電位,顯著影響電解水的效率[5]
貴金屬電催化劑的成本過高,使其應用受到限制[6]
在堿性電解質中可使用廉價的非貴金屬(如Ni、Co、Fe和Mn等過渡金屬族元素)電催化電極材料[7,8],替代商用貴金屬OER電催化劑,如IrO2和RuO2[9~11]
因此,開發非貴金屬低成本、高活性和高穩定性的析氧催化劑,意義重大
高熵合金由五種或五種以上等原子比或近等原子比的組元組成,生成簡單的固溶體相
這種獨特的結構,具有熱力學上的高熵效應、動力學上的擴散遲滯效應、性能上的雞尾酒效應和結構上的晶格畸變效應[12~17]
與傳統的合金材料相比,高熵合金具有制備優異電催化電極材料的潛力,其催化劑成分連續可調、力學性能優異、具有耐腐蝕性和機械加工性能
這些特性,使得在很大程度上可調控其電子結構和幾何結構[18,19]
Hu等[20]根據Co-Mo雙金屬相圖合成具有不混溶Co/Mo原子比的CoMoFeCoNi高熵納米顆粒,該方法比使用貴金屬Ru提高了氨分解的催化活性和穩定性
Guo等[21]的研究表明,與FeCoNiCrAl高熵催化劑相比,FeNiMnCrCu高熵合金只需要更小的活化能即可引發OER反應,因為其d空位數和晶格空間比較大
Biswas等[22]發現,Au-Ag-Pt-Pd-Cu高熵合金表現出比純銅更高的催化活性,因為高熵合金里的銅原子受益于其他金屬提供的協同效應
Yu等[23]在合金中添加少量O制備的塊狀(CrFeCoNi)97O3高熵合金,電流密度為10 mA·cm-2時過電位只有196 mV,Tafel斜率為29 mV·dec-1,優于目前報道的塊體OER材料的催化性能
研究結果表明,Cr2O3在提高OER催化活性方面有關鍵作用
塊體高熵合金的氧微合金化誘導氧化物的形成,不僅提高了大塊材料的催化活性和長期穩定性,還可用簡單的鑄造冶金工藝大量生產,避免了復雜的濕化學工藝,有利于工業化生產
這些結果均表明,高熵合金在電催化領域有廣闊的應用前景
雖然與納
聲明:
“MnNiCoCrFe多孔高熵合金的電催化析氧性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)