材料与能源学院郭�z�教授团队在PNAS上发文揭�C�高熵工�E�促�q�三功能电催化机制实现高能锌�I�气甉|��

发布旉��Q?024-04-01 ��览�ơ数�Q?script>_showDynClicks("wbnews", 1367982545, 4688)

�q�日�Q�材料与能源学院�Q�西南联合研�I�生院、云南省先进能源材料国际联合研究中心�Q�郭�z�教授团队在知名国际期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America�Q�PNAS�Q�发表研�I�论文“High-entropy engineering with regulated defect structure and electron interaction tuning active sites for trifunctional electrocatalysis”（论文链接�Q�https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313239121�Q�，详细说明如何通过高熵工程调控�~�陷�l�构以及电子�怺�作用、调节活性位�Ҏ��促进三功能电催化反应�Q��ؓ高效能锌�I�气甉|��的实现提供了新的机制。邹肖肖博士��文第一作者，郭洪教授、何天威副教授�ؓ共同通讯作者�?/p>

随着可再生能源的�q�泛采用�Q�电催化转换被公认�ؓ一�U�最��h��力的能量转换和绿色化学合成技术。其中，优化催化剂结构及解码催化剂结构与其催化效能之间的兌��是该领域面��的一��w��大挑战。高熵合金纳�c�颗�_�（HEANs�Q�由于其独特的多元素�l�合、均质固溶体�l�构以及较大的比表面�U�等�Ҏ��，已引��L��I�者的�q�泛��x��。这些颗�_�在�l�构中融合了不同的原子尺寸、化学性质和晶体结构，��D��晶格畸变和优化的电子�l�构�Q�从而改善催化性能。尽��还存在制备�q�程中各�U�潜在成分的复杂性，且对�z�L��位点与性能来源��需深入理解�Q�严重限制了 HEANs 的发展，但是�Q�HEANs在三功能电催化应用中的潜力仍然显著�?/p>

借助于超快合成技术的�q�步�Q�特别是利用焦耛_��热引发的瞬时高温�Q�能够高效地合成无相分离的高熉|��料。这�U�内部加热法比传�l�方法更兯��量效率和速度�Q�生成的产品��h��更高的均匀性。在此研�I�中�Q�利用这�U�非�q��热冲激�Ҏ��合成的HEANs�Q�在负蝲到多壁碳�U�米��（HEAN/CNT�Q�上�Ӟ��展现了在三功能电催化反应中的��表现。该研究�q�一步揭�C�Z��~�陷�l�构和电子相互作用在适应性调节三功能电催化活性位点中的作用，从而�ؓ理论和实际应用提供了重要见解。理��虽已预��了HEANs的多功能性，但此前少有高�늚�多功能催化工作被报道�?/p>

本研�I��用焦耛_��热法合成高熵合金�U�米颗粒�Q�HENAs�Q�，�q�将其负载于多壁��纳�c�管�Q�CNTs�Q�，形成HEAN/CNT复合材料�Q�系�l�探讨了HENAs在电催化反应中充当三功能催化剂（三功能电催化反应�Q�的作用机理。通过详细的表征，团队揭示了HEAN/CNT中由于高熉|��应引入的�~�陷�l�构对电子结构的影响�Q�以及这些结构如何调节电子相互作用�ƈ��定电催化活性位炏V��研�I�发玎ͼ�高熵效应引�v的缺陯��够改变电子配�|�，�q�一改变有助于提高反应物在催化剂表面的吸附率和扩散速度�Q�从而促�q�电子的快速传递�?/p>

此外�Q�HEAN/CNT昄��了出色的多功能电催化性能�Q�包括氧�q�原反应�Q�ORR�Q�、析氧反应（OER�Q�和析氢反应�Q�HER�Q�，�q�在锌空气电池和水电解应用中展现了优异的�E�_��性。借助原位拉曼光谱和原位傅立叶变换�U�外光谱�Q�FTIR�Q�，团队�q�一步验证了在不同电催化反应中催化机理的�l�节。理��结果补充了实验观察�Q�证实了HEANs中电子相互作用和催化�z�L��中心能够适应性地调节�Q�从而支持了�q�些观察的基��机制。这些发��Cؓ深入理解高熵合金在电催化应用中的行�ؓ提供了重要的理论和实验依据�?/p>

�? 三功能电催化�?HEAN/CNT 的缺��L��构和电子�怺�作用的示意图

该研�I�得到国安��点研发计划、国家自然科学基金、云南省新能源重大科技专项、“双一��”徏讑֟�金、云南大学研�I�生�U�研创新��目的支持�?/p>

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材料与能源学院郭�z�教授团队在PNAS上发文揭�C�高熵工�E�促�q�三功能电催化机制实现高能锌�I�气甉|��