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    新突破！廈大、中國科學(xué)院Sci. Adv.！
    來源： 時(shí)間：2023-09-25 15:23:46 瀏覽：1858次

    第一作者：Chun Hu和Kaihang Yue

    通訊作者：黃小青教授、王現(xiàn)英研究員和韓佳甲教授

    通訊單位：廈門大學(xué)和中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所

    DOI: 10.1126/sciadv.adf9144.



    研究背景



    研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一種高效的酸性析氧反應(yīng)（OER）催化劑對(duì)于控制質(zhì)子交換膜水電解槽（PEMWE）制氫至關(guān)重要。基于此，廈門大學(xué)黃小青教授和韓佳甲教授、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王現(xiàn)英研究員等人報(bào)道了一種快速、非平衡的策略來合成具有豐富晶界（GB）的五元高熵釕銥基氧化物（M-RuIrFeCoNiO2），并用于酸性水分解。



    文章要點(diǎn)



    1、M-RuIrFeCoNiO2在0.5M H2SO4的OER中，其在電流密度為10 mA cm-2時(shí)表現(xiàn)出189 mV的低過電位。同時(shí)，其提供了0.24 O2 s?1（η300）的高周轉(zhuǎn)率（TOF）值，超過了商用RuO2（0.02 O2 s?1）。

    2、Operando微分電化學(xué)質(zhì)譜（DEMS）表明，在加入外來原子后，反應(yīng)的OER途徑被調(diào)整。此外，密度泛函理論（DFT）模擬表明，多元素混合效應(yīng)和GB的集成協(xié)同提高了OER活性，并穩(wěn)定了催化單元。3、由M-RuIrFeCoNiO2和商用Pt/C分別作為陽極和陰極催化劑組裝而成的PEM電解槽，在1 A cm?2的超高電流密度下，其表現(xiàn)出優(yōu)異的長期耐久性，可運(yùn)行超過500 h，顯示了其在水分解行業(yè)應(yīng)用的巨大潛力。本工作展示了一種整合不同組分和GB的優(yōu)勢(shì)來設(shè)計(jì)高性能OER電催化劑的途徑，突破了不同金屬元素?zé)崃W(xué)溶解度的限制。



    圖文展示



    圖1.高熵M-RuIrFeCoNiO2的合成與表征

    圖2.化學(xué)狀態(tài)和配位環(huán)境

    圖3.各種催化劑在0.5M H2SO4中的電催化OER性能

    圖4.OER催化機(jī)理分析

    圖5.DFT計(jì)算

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