高エントロピー合金における希土類元素誘起電荷再分布による高安定酸素発生触媒

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 触媒作用

背景:

• 遷移金属（TM）ベースの高エントロピー合金（HEA）は、酸素発生反応（OER）触媒として有望です。
• しかし、HEAは、操作中の酸化と構造劣化による不安定性に悩まされています。

研究 の 目的:

• 電荷再分布のためのセリウム（Ce）の導入により、OERのためのHEAの安定性を強化すること。
• 改善されたOER性能のためのFeCoNiMnCe HEAにおけるCe媒介電子変調のメカニズムを調査すること。

主な方法:

• FeCoNiMnCe高エントロピー合金の合成。
• OER活性と耐久性の電気化学的特性評価。
• 電子構造と電荷移動ダイナミクスの分析。

主要な成果:

• FeCoNiMnCe HEAは、10 mA cm⁻²で1000時間以上ほとんど減衰しない、強化されたOER耐久性を示しました。
• セリウム媒介戦略は、Fe/Mnの溶解活性化エネルギーを増加させ、Co/Niの電子的軌道を最適化しました。
• 亜鉛空気電池の安定した動作が、2 mA cm⁻²で4600時間達成されました。

結論:

• セリウム媒介電荷再分布は、安定したHEA電気触媒を設計するための効果的な戦略です。
• 標的を絞った電子変調は、活性部位の不活性化を抑制し、触媒性能を向上させることができます。
• このアプローチは、エネルギー応用向けの堅牢な電気触媒を開発するための経路を提供します。