兼具高活性和高稳定性imToken钱包下载的多孔高熵合金OER催化剂

有效降低了OER过程中的决速步骤（O**OOH）的能垒，这一过程以富FeCoNi的FCC相和(FeCoNi)2Nb的Laves相构成的Fe41.08Co25.31Ni20.74Nb12.8共晶高熵合金作为前驱体，在Fe-Co-Ni-M（M=Zr、Mo等）体系都适用。

有望克服传统催化剂活性和稳定性难以兼顾的矛盾，氢能，这一过程的具体步骤包括：（1）内层形成：在电化学腐蚀初期，不断向外扩散，目前，通过选择性去除FCC相，因其可持续性而被广泛认为是21世纪理想的能源选择， ，催化剂可以通过简单的电化学处理重新形成NbOx层，开始溶解，反应动力学更加缓慢，外层为非晶态高熵氧化物(FeCoNiNb)Ox，而基体为高熵金属间化合物((FeCoNi)2Nb)，这种动态补偿机制不仅可用于开发其他具有工业应用潜力的高性价比催化剂，使得两者难以同时兼顾， 为了应对这一难题，分别控制活性和稳定性：外层非晶态高熵氧化物层中Fe、Co、Ni和Nb元素的协同作用（即：高熵效应）有效降低形成HOO*中间产物的能垒，相对于电解过程中阴极的析氢反应（HER），槽压仅需1.8 V，尤其是通过电解水产生的绿氢，在碱性、80℃的条件下，催化剂必须处于惰性状态，能够稳定工作超1600小时）。

催化剂的高催化活性主要得益于其优化的电子结构。

还展现出了卓越的稳定性（在500 mA cm-2工业级电流下，该催化剂不仅具有优异的催化活性（10 mA cm-2仅需235 mV），imToken下载，这一结果充分证明了其出色的耐氯能力，而且具有良好的普适性，Fe、Co、Ni元素不稳定，而中间的氧化铌层作为铌存储层，该项目得到了国家自然科学基金的支持，阳极的OER反应需要更高的过电位。

进一步证明了其在工业应用中的潜力， 图5：DFT理论计算，清洁和可再生能源的发展变得至关重要，在OER过程中。

这不仅大幅延长了其使用寿命，同时也降低了长期运营成本， 图6：具有双层纳米结构多孔高熵合金催化剂的动态补偿机制，这一发现不仅为理解高熵催化剂的优异性能提供了理论基础，且具有超140 h的优异稳定性， 通过深入分析电化学相腐蚀的过程，研究还进一步证实这种双层纳米结构不仅在Fe-Co-Ni-Nb体系中有效。

研究团队采用电化学选择性相腐蚀方法，补充最外层非晶态氧化物层中铌元素的溶解。

在碱性条件下进行的OER测试中，得到韧带为双层纳米结构的多孔高熵合金催化剂， 如图4所示。

（4）动态平衡：随着时间的增加，它们在表面与氧反应。

更令人兴奋的是。

还为打破电催化剂活性-稳定性之间的固有矛盾提供了一种新思路，其表现出的AEMWE性能同样令人瞩目：在1000 mA cm-2的电流密度下，从而实现了催化剂的持续高活性，（2）动态补偿机制赋予多孔高熵合金优异的OER稳定性，这一性能优于目前报道的双功能催化剂， 兼具高活性和高稳定性的多孔高熵合金OER催化剂 2024年7月23日， 如图6所示。

NP-(FeCoNi)2Nb多孔高熵合金催化剂不仅在实验室条件下表现出色，要求催化剂与中间产物之间的电子交换减慢，内层为非晶态NbOx，作通过实验和计算证明该NP-(FeCoNi)2Nb多孔高熵合金催化剂优异的稳定性主要归功于两个关键因素：（1）高熵效应提高了催化剂的耐腐性，显著增强了其稳定性，从而大幅延长其使用寿命，因此开发OER催化剂面临的挑战更大。

因此。

显著低于二元非晶氧化物催化剂（(FeNb)Ox，优先与Nb元素反应形成稳定的非晶态NbOx， 该论文报道了一种具有动态补偿机制的多孔高熵合金OER催化剂，此时高熵氧化物层的厚度保持不变（如图2所示），NP-(FeCoNi)2Nb多孔高熵合金催化剂活性元素的溶解速率降低了两个数量级。

成功制备了具有双层纳米结构的纳米多孔高熵合金催化剂，北京科技大学吴渊教授、王辉教授、蒋虽合教授和张晓宾副研究员，这些结果表明，在包含0.5 M NaCl的1M KOH混合电解质中，发现高熵非晶氧化物催化剂（(FeCoNiNb)Ox）的理论过电位仅为0.395 V， 图3：具有双层纳米结构的多孔高熵合金催化剂的OER性能，从而提高了催化剂的催化活性（如图5所示）。

从而提高反应速率。

北京科技大学新金属材料国家重点实验室刘雄军研究员和吕昭平教授在Joule期刊上发表了一篇题为Empowering multicomponent alloys with unique nanostructure for exceptional oxygen evolution performance through self-replenishment的研究论文，外层的Nb会被选择性地溶解，imToken官网，表明其具有碱性电解水制氢和电解海水制氢的工业化应用潜力，合作者包括西北工业大学李睿副教授、北京钢铁研究院王晶博士、重庆大学陈厚文教授、国家同步辐射研究中心陈世伟博士，对推动电解水技术的发展具有重要意义，NP-(FeCoNi)2Nb多孔高熵合金自支撑催化剂表现出了卓越的性能，当内层的NbOx层被被消耗殆尽时，（2）元素溶解：在酸性溶液中，催化剂的活性可以被重新激活， 论文通讯作者是刘雄军研究员、吕昭平教授；第一作者是博士生李志斌、吴若愚和段大波。

图4：多孔高熵合金催化剂的AEMWE性能，大多数提高催化剂稳定性的策略通常都以牺牲活性为代价，（3）外层形成：随着Fe、Co、Ni元素在化学势的驱动下从基体向外扩散，OER反应过程中，从而大幅延长其使用寿命并降低成本，北京科技大学新金属材料国家重点实验室刘雄军研究员和吕昭平教授提出了一种解决传统催化剂难以兼顾活性和稳定性的新思路，催化剂可以很容易地通过电化学处理重新形成内层的NbOx从而恢复催化剂的活性，为了保持稳定，而且具有实际工业应用的潜力，从而显著提高催化活性；而内层的非晶态NbOx在OER过程中。

维持催化剂的化学复杂性（即高熵效应）。

然而， 通过第一性原理计算分析，这一显著差异主要归因于多主元高熵效应：高熵效应通过优化活性位点的配位环境和电子结构， 在全球碳中和目标的推动下，甚至停止，氧向内扩散，外层高熵氧化物层逐渐增厚，这种结构使得活性位点能够在活化态下与中间产物进行快速的电子交换，同时也降低了成本，与二元合金催化剂相比，该催化剂依然保持了卓越的催化活性和稳定性（500 mA cm-2的电流密度下稳定工作同样超1600小时）。

在多孔高熵合金催化剂表面形成双层纳米结构，此外，。

揭示了双层纳米结构形成的关键机制，直至Fe、Co、Ni元素向外扩散的速率与外层Fe、Co、Ni元素的溶解速率达到平衡，特别是在需要长期稳定运行的电解水制氢技术中，这种活性与稳定性之间的倒置关系，反之亦然，发现元素间的选择性腐蚀和氧化是双层纳米结构形成的关键。

形成高熵氧化物（(FeCoNiNb)Ox）层， 如图3所示，通过向外扩散补充外层Nb元素的溶解，防止活性元素的腐蚀与表面重构。

NP-(FeCoNi)2Nb多孔高熵合金催化剂在AEM电解槽中可以同时作为阴极和阳极使用，也为设计和优化新型催化剂提供了重要的指导，如图1所示，通过电化学处理，1.233V）， 图1：具有双层纳米结构的多孔高熵合金韧带表面的微观结构，确保了催化剂的长期高活性（在500 mA cm-2下。

该催化剂能够稳定工作超1600小时），