厦门大学黄小青课题组--亚纳米高熵合金纳米线实现高效的氢氧化催化

具有独特物理化学性质的高熵合金 (HEAs)在许多领域受到极大的关注，但在原子水平精确控制其尺寸和形态仍然存在艰巨的挑战。在此，合成了一种独特的 PtRuNiCoFeMo HEA 亚纳米线(SNWs)，将其用于碱性氢氧化反应 (HOR)。该HEA SNWs/C 的质量和面积比活性达到 6.75 A _mgPt+Ru^-1 和 8.96 mA cm^-2，分别比HEA NPs/C、商业 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，它仍显示出增强的抗CO能力。密度泛函理论(DFT)计算研究表明，HEA SNWs 中不同金属位点之间的强相互作用可以极大地调节质子和羟基的结合强度，从而大幅度提高 HOR活性。这项工作不仅为制备 Pt 基HEA亚纳米/纳米材料提供了合理的路线，也促进了催化以及其它领域的基础研究。

 Figure 1. HEA SNWs 的表征。a HAADF-STEM 图。b XRD图。c 晶体结构。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图。i 3D模型和HEA SNWs的放大原子模型。

 Figure 2. HEA SNWs/C和其他催化剂的HOR性能评估。a 极化曲线。b 塔菲尔图。c 归一化的质量和面积比活性。d 2000次循环前后的质量活性比较。e 不同催化剂在1000 ppm CO/H2饱和的0.1 M KOH电解液中，相对电流-时间计时电流响应。

 Figure 3. 表面价带光电子能谱分析。A Pt 4f XPS光谱。b Ru 3p XPS光谱。c 不同催化剂的d带中心。 d不同催化剂的CO剔除电位和d带中心位置。e在HEA SNWs/C催化剂上发生HOR的示意图。

 Figure 4. HEA SNWs上HOR 路径的DFT计算。a优化的几何结构顶视图。b 费米能级附近电子分布的3D等高线图。c PDOS。d-h PDOS。i 不同位点上的HBE比较。j HEA SNWs/C中不同位点上的OH结合能。k 在HEA SNWs/C、Pt (111) 和PtRu (111)上的HOR能量趋势。

该研究工作由厦门大学黄小青课题组于2021年发表在Nature Communications期刊上。原文：Subnanometer high-entropy alloy nanowires enable remarkable hydrogen oxidation catalysis。