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EES(IF=32)重磅:贾喆与沈宝龙等联合研究成果引关注

论论资讯 | 2024-05-28 1207热度

Energy and Environmental Sciences

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Vacancy induced microstrain in high-entropy alloy film for sustainable hydrogen production under universal pH conditions

Yang Y.; Jia Z.; Wang Q.; Liu Y.; Sun L.; Sun B.; Kuang J.; Dai S.; He J.; Liu S.; Duan L.; Tang H.; Zhang L.-C.; Kruzic J.J.; Lu J.; Shen B.

Published:2024-01-01
DOI:10.1039/d4ee01139b

研究背景

随着人们对环保能源的需求不断增加,电催化产氢在可持续能源框架内生成环保燃料方面发挥着重要作用。高熵合金(HEAs)因其丰富的成分种类,在能源和环境技术领域受到了广泛关注。然而,通过元素选择和利用混合效应来调节HEA催化剂的传统方法忽略了高熵固溶体的高度可设计性。

研究内容

这项研究提出了一种新颖的应变工程策略,通过将微空位引入HEA薄膜,进一步提高HEA组成的催化性能。经过应变工程处理的HEA薄膜在碱性和酸性条件下分别具有104和106毫伏的过电位,在工业水电解中以1 A cm<sup>−2</sup>的电流密度提供经济可行的产氢能力。在阴离子交换膜(AEM)装置中,其长期持续性约为500小时,在100 mA cm<sup>−2</sup>下,是商业Pt/C||IrO<sub>2</sub>系统寿命的40倍。微观结构分析和计算计算表明,低配位环境中的活性位点增强了电荷传递性,并促进了水吸附能力。此外,微应变效应将Pt的d带中心向近乎最佳位置下移,从而降低了Pt与中间体之间的结合亲和力,提高了氢析出反应活性。

研究意义

这项工作展示了一种实用的应变工程策略,为提高可持续能源转化催化剂的性能开辟了新途径。通过引入微空位引起的微应变,研究人员成功提高了HEA薄膜的催化性能,为未来在环保能源领域做出更大贡献提供了新思路。

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