高度金属玻璃表面的缺陷工程,用于在安培级电流密度下高性能整体水分离
Xinyue Zhang1, Yiyuan Yang1, Yujing Liu2
1School of Materials Science and Engineering, Jiangsu Key Laboratory for Advanced Metallic Materials, Southeast University, Nanjing, 211189, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 6, 2023
概括
研究人员开发了一种新的纳米孔状高金属玻璃,只有3%的. 这种富含缺陷的材料显著增强了水电解,用于演化反应 (HER) 和氧演化反应 (OER) 催化.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 基于的电催化剂对于水电解和演化反应 (HER) 是至关重要的.
- 一个重大挑战是平衡这些催化剂的成本效益.
- 高金属玻璃 (HEMGs) 为先进的催化应用提供了潜力.
研究的目的:
- 开发一种具有成本效益的白金电催化剂,具有增强水电解活性.
- 调查缺陷工程在高的金属玻璃中对催化作用的作用.
- 在各种条件下,在演化反应 (HER) 和氧演化反应 (OER) 中实现高性能.
主要方法:
- 使用缺陷工程策略制造纳米多孔 (FeCoNiB0.75) 97Pt3高金属玻璃 (HEMG).
- 描述HEMG的纳米晶体表面结构,包括格子扭曲和堆叠故障.
- 在性,酸性和中性条件下对HER和OER进行电催化性能测试.
- 计算建模以了解缺陷对催化机制的影响.
主要成果:
- 富有缺陷的HEMG在性介质中表现出极好的电催化性能,HER (104 mV在1000 mA cm−2) 和OER (301 mV在1000 mA cm−2) 的超低电位.
- 催化剂的耐用性很高,在100 mA cm−2.2.的温度下超过200小时.
- 在酸性 (81 mV 在 1000 mA cm−2) 和中性 (122 mV 在 100 mA cm−2) 条件下,也观察到对 HER 的低超电位.
- 建模表明,格子扭曲和堆叠故障优化了原子配置和电子相互作用,而纳米孔状结构提供了活性位点.
结论:
- 在HEMG中缺陷工程是一种可行的策略,可以创建具有极小贵金属含量的高度活性和耐用的电催化剂.
- 开发的纳米孔状Pt装饰的HEMG为高效的水电解提供了具有成本效益的解决方案.
- 这种方法有望为能源应用的先进合金催化剂的更广泛开发提供希望.
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