在描述器指导下设计Mo-Doped FeCoNiCu高度合金电催化剂,以超越性的进化过程中Pt
Shiqi Wang1,2, Haixian Yan1, Wenyi Huo3,4
1Jiangsu Key Laboratory of Advanced Metallic Materials, Southeast University, Nanjing 211189, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|September 11, 2025
概括
高合金 (HEAs) 显示出电催化剂的前景. 研究人员开发了一种计算选方法来识别最佳的HEA成分,发现了一种Mo-doped合金,在进化反应中超越.
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
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 高合金 (HEAs) 为发现新型电催化剂提供了广的组成空间.
- 针对特定的催化应用,高温电池的合理设计和高效选仍然具有挑战性.
研究的目的:
- 开发和应用一个多描述器计算选策略,用于识别高性能HEA电催化剂.
- 为了发现一种地球上丰富的HEA催化剂,用于性演化反应 (HER),与基催化剂相匹配或超过.
主要方法:
- 利用密度函数理论 (DFT) 计算和数据分析来选各种过渡金属添加剂的基于FeCoNiCu的HEAs.
- 评估了关键参数,包括d波段位置,水解离能量,吸附自由能量,晶格稳定性和耐腐蚀性.
- 通过磁铁喷射合成了有前途的HEA候选物,并描述了它们的电催化性能和结构性质.
主要成果:
- 确定了 (Mo) 作为FeCoNiCu HEAs中最优的剂,实现了低水解离屏障和近热中性吸附.
- 合成的富含Mo的FeCoNiCuHEA薄膜表现出优异的性HER活性 (60.1 mV超电位在10 mA cm-2),以及耐用性.
- 证明了HEA性能优于商业Pt/C催化剂,软X射线吸收光谱学的机械洞察力揭示了动态的Mo介导电子转移.
结论:
- 建立了一个计算"计算-屏幕-制造-测试"范式,以加速HEA电催化剂发现.
- 开发了一种高度活跃和耐用的地球丰富的HEA催化剂,用于性HER,性能优于白金.
- 提供了一个可扩展的方法来导航复杂的HEA组合空间,用于先进材料开发.
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