南理工/上海应物所：碳热冲击法合成FeCoNiCuCr高熵合金纳米颗粒以实现高效OER

发布日期：2025-02-05 浏览次数：2258

电催化水分解因其高效、低成本的能源转换特性备受关注，但OER的缓慢动力学限制了其效率。目前，商业OER电催化剂依赖于昂贵、稀缺且不稳定的贵金属如Ru和Ir。因此，开发高效、耐用且成本低廉的非贵金属OER电催化剂显得尤为重要。高熵合金（HEAs）的组成灵活性和原子半径差异引起的晶格畸变，为调节催化性能提供了新途径。然而，合成具有均匀元素分布的纳米尺寸HEAs仍面临挑战，包括不混溶和分离现象，以及选择合适元素以实现高OER活性的重要性。日前，南京理工大学兰司、朱贺及中国科学院上海应用物理研究所曾建荣等通过超快速碳热冲击（CTS）方法合成的FeCoNiCuCr高熵合金纳米颗粒（HEA NPs），并将其沉积在预处理的碳布上，实现了卓越的电催化OER性能。相关研究成果以“Ultrafast synthesis of tetragonal-distorted FeCoNiCuCr high-entropy alloy nanoparticles for enhanced OER performance”为题在Chinese Chemical Letters上发表。

研究人员通过超快速碳热冲击（CTS）方法在预处理的碳纤维上合成了FeCoNiCuCr高熵合金纳米颗粒（HEA NPs），并将其作为高效且成本低廉的电催化剂应用于氧气进化反应（OER）。通过PDF分析发现，FeCoNiCuCr展现出局部四方畸变，这种畸变打破了面心立方（Fm-3m）的对称性，增加了活性位点和残余应变，从而增强了OER电催化性能，同时保持了长程的立方对称性。XAFS分析进一步证实，Cr的引入增强了金属的活性并诱导了晶格畸变，这归因于原子尺度上的分离以及观察到的四方畸变。FeCoNiCuCr在10 mA/cm²的电流密度下展现出272mV的低过电位，优于FeCoNiCu（301mV），且低于CP测试后的FeCoNiCuCr（250mV）。本研究为合成纳米尺度、无贵金属的HEA电催化剂提供了一种新方法，证实了HEA NPs的结构与性能之间的相关性，为清洁能源转换应用提供了一种有前景的材料选择。

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