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富勒烯晶格限域PtFeCoNiRu高熵合金催化剂的制备及其电解水析氢性能OA

Preparation of fullerene-confined PtFeCoNiRu high-entropy alloy catalyst and its performance for electrocatalytic hydrogen evolution reaction

中文摘要英文摘要

电解水制氢是"绿氢"制备的主要途径之一,但其阴极析氢反应(HER)动力学缓慢,严重依赖高效催化剂.尽管贵金属铂(Pt)基催化剂性能优异,但其高成本与稀缺性限制了大规模应用.因此,开发低贵金属负载、高活性的HER催化剂具有重要意义.本文通过多金属共还原与高温烧结法,成功制备了富勒烯晶格限域的钌(Ru)基高熵合金催化剂PtFeCoNi/Ru@CFN.在1 M KOH碱性电解质中,该催化剂仅需31 mV的过电位即可达到10 mA cm-2的电流密度,在0.1 V过电位下的质量活性为商业Pt/C的16.9倍,并表现出优异的稳定性,可连续工作40小时以上.结构表征与电化学测试表明,Ru的引入进一步优化了电子结构,多元合金协同效应显著提升了本征活性.该研究为设计低成本、高性能的HER催化剂提供了新策略,具有较强的实际应用潜力.

Electrochemical water splitting is one of the primary methods for producing"green hydrogen,"but the slow kinetics of the cathodic hydrogen evolution reaction(HER)heavily rely on efficient catalysts.Although platinum(Pt)-based noble metal catalysts exhibit excel-lent performance,their high cost and scarcity limit large-scale application.Therefore,develo-ping HER catalysts with low noble metal loading and high activity is of great significance.In this study,a ruthenium(Ru)-based high-entropy alloy catalyst confined within a fullerene lattice,PtFeCoNi/Ru@CFN,was successfully prepared via multi-metal co-reduction and high-temperature sintering.In 1 M KOH alkaline electrolyte,the catalyst requires an overpo-tential of only 31 mV to achieve a current density of 10 mA cm-2.At an overpotential of 0.1 V,its mass activity is 16.9 times higher than that of commercial Pt/C,and it demonstrates excellent stability,maintaining continuous operation for over 40 hours.Structural character-ization and electrochemical tests indicate that the introduction of Ru further optimizes the e-lectronic structure,and the synergistic effect of the multi-metal alloy significantly enhances the intrinsic activity.This study provides a new strategy for designing low-cost,high-per-formance HER catalysts with strong potential for practical applications.

陈宇龙;冯永强;张梦怡;强晋源;高术涵;卫莹;刘毅;查奕帆

陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021||陕西科技大学 陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021陕西科技大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710021

化学化工

高熵合金富勒烯电催化剂制氢电解水

high-entropy alloyfullereneelectrocatalysthydrogen productionwater electrolysis

《陕西科技大学学报》 2026 (3)

99-106,117,9

国家自然科学基金项目(52572048)陕西科技大学大学生创新创业训练计划项目(202410708018)

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