
2025年1月14日,南京理工大学的兰司、朱贺教授和中国科学院上海应用物理研究所的曾建荣研究员等在《Chinese Chemical Letters》期刊上发布了题为“Ultrafast synthesis of tetragonal-distorted FeCoNiCuCr high-entropy alloy nanoparticles for enhanced OER performance”的研究论文。该研究提出了一种创新的超快速碳热冲击(CTS)方法,成功合成了FeCoNiCuCr高熵合金纳米颗粒,并实现了其在氧气进化反应(OER)中的卓越电催化性能。这一研究为非贵金属OER电催化剂的开发提供了新思路,同时也为高效能源转换技术的应用前景开辟了新途径。
图1展示了FeCoNiCuCr和FeCoNiCu两种合金的X射线衍射(XRD)分析结果。两种合金均显示面心立方(Fm-3m)结构,但FeCoNiCuCr的XRD峰值发生了位移,指示Cr的加入引发了晶格膨胀。此外,扫描电子显微镜(SEM)图像表明,FeCoNiCuCr纳米颗粒在预处理的碳纤维上均匀分布,较未处理的碳纤维更为细小且分布均匀。
图2通过同步辐射PDF数据揭示了FeCoNiCuCr的局部结构特征。与FeCoNiCu相比,FeCoNiCuCr在局部结构上展现了四方畸变,打破了面心立方结构的对称性。该畸变为材料提供了更多的活性位点,增强了电催化性能。
图3展示了FeCoNiCuCr和FeCoNiCu合金的XANES分析结果,表明Cr的加入有效调节了过渡金属的氧化态,从而促进了羟基氧化物的形成,提升了催化活性。
图4通过极化线性扫描伏安法(LSV)曲线评估了FeCoNiCuCr在1 M KOH溶液中的电催化性能。结果表明,FeCoNiCuCr需要较低的过电位就能达到相同的电流密度,展示了优越的催化性能。此外,FeCoNiCuCr表现出显著的电化学稳定性,在长时间操作后仍能维持高性能。
图5展示了FeCoNiCuCr在计时电位(CP)测试前后的XAFS数据变化,进一步证实了其在长期使用过程中保持了良好的结构稳定性,且没有显著的氧化态变化。
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