非晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究

doi:10.3866/PKU.WHXB202404023

物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (4): 100033.doi: 10.3866/PKU.WHXB202404023

非晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究

韩鑫¹, 程志豪¹, 张金凤¹, 刘杰¹^,*(), 钟澄¹^,², 胡文彬¹^,²

¹ 天津大学材料科学与工程学院先进陶瓷与加工技术重点实验室(教育部)以及天津复合与功能材料重点实验室, 天津 300072
² 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院, 福州 350207

收稿日期:2024-04-15 修回日期:2024-06-30 录用日期:2024-07-01 发布日期:2024-12-28
通讯作者: Email: jieliu0109@tju.edu.cn (刘杰)
基金资助:
国家自然科学基金项目(52271224); 国家自然科学基金项目(51801134); 天津市自然科学基金项目(20JCQNJC01130)

Design of Amorphous High-Entropy FeCoCrMnBS (Oxy) Hydroxides for Boosting Oxygen Evolution Reaction

Xin Han¹, Zhihao Cheng¹, Jinfeng Zhang¹, Jie Liu¹^,*(), Cheng Zhong¹^,², Wenbin Hu¹^,²

¹ Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology (Ministry of Education), and Tianjin Key Laboratory of Composite and Functional Materials, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
² Joint School of National University of Singapore and Tianjin University, International Campus of Tianjin University, Binhai New City, Fuzhou 350207, China

Received:2024-04-15 Revised:2024-06-30 Accepted:2024-07-01 Published:2024-12-28
Contact: Email: jieliu0109@tju.edu.cn (Jie Liu)
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(52271224); the National Natural Science Foundation of China(51801134); Tianjin Natural Science Foundation(20JCQNJC01130)

1. WHXB202404023-SI-6p.pdf(2171KB)

摘要/Abstract

摘要：

析氧反应(OER)是电解水的关键反应之一。因此，高效的析氧反应电催化剂对水的分解至关重要。本研究工作基于泡沫镍(NF)基底，成功构筑了新型FeCoCrMnBS高熵氢氧化物(HEH)催化剂。FeCoCrMnBS HEH具有由大量非晶结构的超薄纳米片构成的多孔形态。获得的FeCoCrMnBS/NF电极在碱性介质中表现出优异的OER电催化活性，在100 mA∙cm⁻²下只需要290 mV的过电位。此外，该催化剂在10 mA∙cm⁻²下显示出超过120 h的耐久性。增强的催化性能受益于独特的非晶结构以及B与S之间的正协同作用。该协同作用能够促进了硫酸盐的形成，从而削弱了OER中间体在催化剂表面的吸附。本研究为设计高效的OER电催化剂提供了一种新的设计策略。

关键词: 高熵氢氧化物, 掺杂, 非晶结构, 析氧反应

Abstract:

The efficient electrocatalysts towards the oxygen evolution reaction (OER) are vital for water splitting. Herein, a novel FeCoCrMnBS high-entropy (Oxy) hydroxide (HEH) is synthesized on a nickel foam (NF) surface via a facile approach. The FeCoCrMnBS HEH possesses a porous morphology composed of plentiful ultra-thin nanosheets with the amorphous structure. The obtained FeCoCrMnBS/NF electrode exhibits exceptional electrocatalytic OER activity in alkaline solution, requiring only 290 mV overpotential for 100 mA∙cm⁻². Moreover, this catalyst displays a long-term durability of over 120 h at 10 mA∙cm⁻². The enhanced catalytic performance benefits from the unique amorphous structure and the positive synergy effect between B and S, promoting the formation of SO₄²⁻ and thus weakening the adsorption of intermediates in OER on the catalyst surface. This work provides a new strategy for the design of desirable OER electrocatalysts.

Key words: High-entropy (Oxy) hydroxide, Doping, Amorphous structure, Oxygen evolution reaction

韩鑫, 程志豪, 张金凤, 刘杰, 钟澄, 胡文彬. 非晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(4), 100033. doi: 10.3866/PKU.WHXB202404023

Xin Han, Zhihao Cheng, Jinfeng Zhang, Jie Liu, Cheng Zhong, Wenbin Hu. Design of Amorphous High-Entropy FeCoCrMnBS (Oxy) Hydroxides for Boosting Oxygen Evolution Reaction[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(4), 100033. doi: 10.3866/PKU.WHXB202404023

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB202404023

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2025/V41/I4/100033

图/表 5

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非晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究

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