随着氢能经济的快速发展，水电解制氢作为绿色氢气生产的关键技术，面临着如何提高氧气进化反应（OER）效率的挑战。尽管贵金属催化剂在OER中表现出色，但其高昂的成本和资源稀缺性促使研究人员探索基于过渡金属的催化剂。电子科技大学的研究团队近日在《Nano Letters》期刊上发表了最新研究成果，通过碳热冲击法合成FeCoNiCuMo-O高熵合金催化剂，成功优化了OER性能，展示出更高的效率和优异的耐久性。该研究为可持续氢气生产技术提供了新思路。
-
极低的过电位（272 mV@10 mA cm⁻²），低于传统的RuO₂催化剂； -
低塔菲尔斜率（41 mV dec⁻¹），表明反应动力学快速； -
出色的耐久性，经过240小时连续测试后电压仅下降2.2%。
图1：FeCoNiCuMo-O催化剂的制备过程及形貌特征
-
图1a：热力学诱导演化示意图，描述了金属离子从前驱体溶液分散并生长成纳米晶粒的过程。 -
图1b：碳热冲击（CTS）过程的温度曲线，表明处理温度高达2000 K，有助于实现均匀分布和高熵相的形成。 -
图1d：扫描电子显微镜（SEM）图像，显示催化剂颗粒均匀分布，尺寸约为49纳米，具备纳米结构特性。 -
图1f：X射线衍射（XRD）谱图，验证FeCoNiCuMo-O和CoNiCuMo-O呈现单一的六方结构，表明催化剂的高熵性质。
图2：FeCoNiCuMo-O的电化学性能
-
图2a：LSV曲线显示FeCoNiCuMo-O在10 mA/cm²时的过电位为272 mV，优于传统催化剂。 -
图2b：Cdl值计算的ECSA表明，FeCoNiCuMo-O具有最大的电化学活性表面积。 -
图2d：性能比较图，FeCoNiCuMo-O催化剂综合性能超越其他催化剂。 -
图2f：稳定性测试，表明FeCoNiCuMo-O在240小时后性能变化极小，证明其卓越的耐久性。
图3：原位拉曼光谱与DEMS分析
-
图3a-b：拉曼光谱显示FeCoNiCuMo-O在1.4至1.6 V电压下具有更强的M-OOH和O-O峰，表明其活性更强。 -
图3c-d：DEMS分析显示，FeCoNiCuMo-O在氧气标记实验中具有更强的氧同位素交换信号，证实了晶格氧机制的贡献。
图4：FeCoNiCuMo-O的OER活性评估
-
图4a-b：FeCoNiCuMo-O催化剂在含甲醇电解液中表现出更弱的*OH吸附能力，优化了催化反应。 -
图4c-d：FeCoNiCuMo-O在TMAOH溶液中的表现受到一定抑制，表明LOM机制中的去质子化步骤受到影响。 -
图4e-f：塔菲尔斜率和过电位差异分析，FeCoNiCuMo-O的OER活性得到进一步优化。 -
图4g-i：FeCoNiCuMo-O的OER活性随着pH值增加而显著提升，LOM路径得到优化。
欢迎关注我们的公众号或访问官方网站（https://www.zhongkejingyan.com.cn/
如果您对设备有兴趣，欢迎联系张老师：13121391941
