在PdAuMoWPt高熵合金中定制铂含量,以实现宽pH范围内高效且持久的氢气释放

《Journal of Materials Chemistry A》:Tailoring platinum content in a PdAuMoWPt high-entropy alloy for efficient and durable hydrogen evolution across a broad pH range

【字体: 时间:2025年10月28日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  高熵合金PdAuMoWPt纳米颗粒通过调节铂含量实现宽pH范围高效析氢反应,优化的HEA-13在酸性、碱性和中性条件下过电位分别低至7.13、6.53和35 mV,且循环稳定性超过10000次。结构-活性关系揭示铂基活性位点协同调控机制,其高熵效应、大比表面积及化学稳定性共同促进HER性能提升。

  

开发高效氢进化反应(HER)电催化剂是一项具有挑战性的任务,这类催化剂需要同时具备较低的过电位和宽范围的pH适应性。在这里,我们报道了一类PdAuMoWPt高熵合金(HEA)纳米颗粒,其铂含量可调,通过一种简单的油相还原方法制备而成。这些HEA在酸性和碱性条件下均表现出优异的HER活性。经过成分优化的样品HEA-13在0.5 M H2SO4溶液中过电位低至7.13 mV,在1.0 M KOH溶液中为6.53 mV,在0.1 M PBS溶液中为35 mV,电流密度为?10 mA cm?2时仍能保持这种活性,并且在10,000次循环后仍具有出色的电化学稳定性。通过实验表征和理论计算,我们系统地阐明了PdAuMoWPt HEA中晶体结构和局部配位环境对HER活性的协同调控作用,揭示了结构与活性之间的内在关系。其卓越的性能归因于高熵设计、较大的电化学活性表面积、优异的化学和结构稳定性以及多样化的活性位点。特别是,顶部(Pd, Pt)、桥接(Pd–Pt, Pd–Pd)和空心(Pd–Pd–Pd)构型被确定为控制HER过程的主要催化基元。这项工作不仅为高效、经济且耐用的HER电催化剂的合理设计提供了宝贵的见解,还为下一代清洁能源技术的发展奠定了坚实的理论和结构基础。

图形摘要:通过调节PdAuMoWPt高熵合金中的铂含量,在宽pH范围内实现高效且耐用的氢进化反应
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