具有獨特物理化學(xué)性質(zhì)的高熵合金 (HEAs)在許多領(lǐng)域受到極大的關(guān)注，但在原子水平精確控制其尺寸和形態(tài)仍然存在艱巨的挑戰(zhàn)。在此，合成了一種獨特的 PtRuNiCoFeMo HEA 亞納米線(SNWs)，將其用于堿性氫氧化反應(yīng) (HOR)。該HEA SNWs/C 的質(zhì)量和面積比活性達到 6.75 A
mgPt+Ru-1 和 8.96 mA cm
-2，分別比HEA NPs/C、商業(yè) PtRu/C和 Pt/C高2.8/2.6、4.1/2.4和19.8/18.7倍。即使在1000 ppm CO存在下，它仍顯示出增強的抗CO能力。密度泛函理論(DFT)計算研究表明，HEA SNWs 中不同金屬位點之間的強相互作用可以極大地調(diào)節(jié)質(zhì)子和羥基的結(jié)合強度，從而大幅度提高 HOR活性。這項工作不僅為制備 Pt 基HEA亞納米/納米材料提供了合理的路線，也促進了催化以及其它領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。
Figure 1. HEA SNWs 的表征。a HAADF-STEM 圖。b XRD圖。c 晶體結(jié)構(gòu)。d SEM-EDS 和不同元素的原子比。e HAADF-STEM-EDS 元素映射。f-h 球差校正的HRSTEM圖。i 3D模型和HEA SNWs的放大原子模型。
Figure 2. HEA SNWs/C和其他催化劑的HOR性能評估。a 極化曲線。b 塔菲爾圖。c 歸一化的質(zhì)量和面積比活性。d 2000次循環(huán)前后的質(zhì)量活性比較。e 不同催化劑在1000 ppm CO/H2飽和的0.1 M KOH電解液中，相對電流-時間計時電流響應(yīng)。
Figure 3. 表面價帶光電子能譜分析。A Pt 4f XPS光譜。b Ru 3p XPS光譜。c 不同催化劑的d帶中心。 d不同催化劑的CO剔除電位和d帶中心位置。e在HEA SNWs/C催化劑上發(fā)生HOR的示意圖。
Figure 4. HEA SNWs上HOR 路徑的DFT計算。a優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)頂視圖。b 費米能級附近電子分布的3D等高線圖。c PDOS。d-h PDOS。i 不同位點上的HBE比較。j HEA SNWs/C中不同位點上的OH結(jié)合能。k 在HEA SNWs/C、Pt (111) 和PtRu (111)上的HOR能量趨勢。
該研究工作由廈門大學(xué)黃小青課題組于2021年發(fā)表在Nature Communications期刊上。原文：Subnanometer high-entropy alloy nanowires enable remarkable hydrogen oxidation catalysis。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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