加泰罗尼亚能源研究所何仁博士最新EES: 高熵磷化物：可充电锌空气电池的双功能氧电催化剂，实现活性位点动态转换

可充电锌空气电池作为一种具有广阔应用前景的前沿技术，不仅适用于大规模可再生能源储存，还可为电动汽车、小型可穿戴设备等提供动力。然而，这类电池的实际应用受到氧阴极处氧化还原反应动力学缓慢的限制，导致其性能难以充分发挥。因此，亟需开发新一代的氧化还原催化剂以提升电池性能。高熵材料（HEMs）因其表面能级的准连续分布和成分调控的高度灵活性，正在成为一种潜力巨大的双功能氧电催化剂。这些特性对于优化氧化还原反应过程中反应物、中间体和产物的吸附能具有关键作用。

加泰罗尼亚能源研究所/巴塞罗那大学的何仁、杨林林，东南大学的王世琦为本文的共同第一作者，波兰国家核研究中心的霍文燚教授、柏林工业大学的Jan Niklas Hausmann博士及Prashanth W. Menezes教授，以及加泰罗尼亚能源研究所的Andreu Cabot教授为本文的共同通讯作者。

近日，由加泰罗尼亚能源研究所Andreu Cabot课题组何仁博士主导的国际研究团队，成功设计并开发了一种基于FeCoNiPdWP的高熵磷化物（HEPs），作为新型双功能氧电催化剂，应用于可充电锌空气电池。该研究成果发表在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》。

1 高熵化合物的创新设计与合成：研究团队通过精心选择3d/4d/5d元素，采用低温胶体法合成了FeCoNiPdWP纳米颗粒，展现了在电催化领域的应用潜力。

2 卓越的电化学性能：这种HEPs材料在析氧反应（OER）中展现出227 mV的低过电位，在氧还原反应（ORR）中实现了0.81V的半波电位，且遵循四电子转移路径，表明其在双功能催化中的优异表现。

3 活性位点转换机制的揭示：通过详细的实验对比、原位测试及DFT理论计算，研究证明HEPs在OER和ORR过程中发生了独特的活性位点转换。在OER过程中，Fe、Co和Ni的高熵羟基氧化物成为主要活性位点，而在ORR过程中，Pd表现出最高的催化活性。

总体而言，这项研究为理解HEPs催化剂在OER和ORR反应中的不同表面重构行为以及各元素的作用提供了新的视角，为下一代双功能氧催化剂的设计和开发奠定了基础，拓宽了这些材料在先进能源系统中的潜在应用领域。

https://doi-org.sire.ub.edu/10.1039/D4EE01912A