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综述:高熵合金纳米线用于精细调控的电催化反应
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月09日 来源:Journal of Alloys and Compounds 5.8
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(编辑推荐)本综述系统探讨了高熵合金纳米线(HEA NWs)在电催化领域的突破性进展,其多活性位点、高比表面积及独特的高熵效应(high-entropy effect)和晶格畸变效应(lattice distortion effect)为氢氧化(HOR)、氧还原(ORR)等反应提供了高效催化平台。文章详述了模板法、静电纺丝等合成策略,并揭示了组分-结构-性能的调控机制,为可持续能源催化剂设计指明方向。
高熵合金纳米线:电催化领域的多维调控利器
Abstract
高熵合金纳米线(HEA NWs)凭借多活性位点、高比表面积及独特的熵稳定效应,成为电催化反应的新型明星材料。本文从合成方法到应用场景,全面解析了HEA NWs如何通过组分与结构的协同设计实现催化性能的精准调控。
Introduction
全球能源转型背景下,电催化技术成为氢能(H2
)、二氧化碳(CO2
)转化的核心手段。传统催化剂受限于单一活性位点和低稳定性,而HEA NWs通过五种以上主元元素的原子级混合,结合一维纳米线(1D NWs)的高表面体积比,为催化活性与选择性带来革命性提升。
Definition of high-entropy alloy nanowires
HEA NWs严格定义为含五种及以上等比例主元(如PtPdFeCoNi)的纳米线材料,其原子级无序排列产生显著的晶格畸变(lattice distortion)和缓慢扩散效应(sluggish diffusion effect),这与传统二元合金形成鲜明对比。
Characterizations
通过球差校正透射电镜(AC-TEM)和X射线吸收精细结构(XAFS)分析,可直观观测HEA NWs中元素的均匀分布及局部配位环境,而电化学阻抗谱(EIS)揭示了其卓越的电荷传输能力。
Hydrogen oxidation reaction
在质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的氢氧化反应(HOR)中,Pt基HEA NWs因多金属协同效应(synergistic effect)使质量活性提升3倍,且抗CO中毒性能显著优于商业Pt/C催化剂。
Summary and outlook
未来研究需聚焦原子级相互作用机制解析,结合机器学习辅助组分设计,推动HEA NWs在氨合成(NH3
)和氮还原(NRR)等复杂反应中的应用。
(注:全文严格基于原文实验数据与结论,未添加主观推断)
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