Matériaux aujourd'hui Énergie
Tome 20,
Juin 2021
, 100638
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Abstrait
Ces dernières années, les alliages à haute entropie (HEA) ont suscité un grand intérêt dans le développement et l'application de la conversion d'énergie propre électro/thermocatalytique en raison de leurs microstructures uniques, de leur stabilité thermique impressionnante et de leurs excellentes activités catalytiques pour diverses réactions. Récemment, beaucoup d'efforts ont été consacrés à la synthèse et aux applications catalytiques des HEA. Il est très important et urgent d'explorer de nouveaux HEA pour les applications de conversion d'énergie propre et au-delà. Dans cette revue, nous discutons du développement récent des HEA en termes de méthodologies de synthèse et d'applications catalytiques. Quatre nouvelles stratégies synthétiques relatives aux HEA sont discutées, qui comprennent le choc carbothermique, la pyrolyse à lit mobile rapide (FMBP), l'électrochoc et les méthodes de prédiction théoriques. Surtout, nous soulignons l'importance des méthodes assistées par ordinateur, par ex. calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), haut débit et apprentissage automatique (ML), à la découverte et à la conception de HEA. De plus, nous nous concentrons sur les applications des HEA dans le domaine des réactions catalytiques de conversion d'énergie propre, y comprisréaction de dégagement d'hydrogène(HER), réaction de dégagement d'oxygène (OER), réaction de réduction de l'oxygène (ORR), réaction de réduction du dioxyde de carbone (CO2RR) et l'ammoniac (NH3) décomposition. En outre, les perspectives et les opportunités futures d'utilisation des HEA d'un point de vue expérimental et théorique ainsi que leurs applications futures dans divers procédés catalytiques ont été discutées en profondeur.
Résumé graphique
Cette revue résume un certain nombre de méthodes de synthèse nouvelles et émergentes concernant la préparation d'alliages à haute entropie (HEA) et les applications catalytiques des HEA pour certaines réactions clés de conversion d'énergie propre, y compris la réaction de dégagement d'hydrogène (HER), la réaction de dégagement d'oxygène ( OER), réaction de réduction de l'oxygène (ORR), réaction de réduction du dioxyde de carbone (CO2RR) et l'ammoniac (NH3) décomposition.
Introduction
Les alliages à haute entropie (HEA), en tant que catégorie de matériaux émergents contenant cinq éléments ou plus en pourcentage quasi équiatomique (at.%), ont récemment été considérés comme un nouveau paradigme dans un large éventail d'applications [[1], [ 2], [3]], y compris l'ingénierie aérospatiale [4], les équipements à carburant liquide [5], les matériaux biomimétiques [6], les scanners d'imagerie par résonance magnétique (IRM) [7] et la catalyse [8,9]. Cependant, avant l'apparition des HEA, les métaux traditionnels à un composant et les alliages métalliques à plusieurs composants (généralement moins de 5) jouaient un rôle essentiel dans le développement et le progrès de la société humaine[10]. Comme le montre la figure 1, l'or (Au) a servi de matériau de choix pour les ornements datant de l'âge de pierre vers 6000 av. Au cours de l'âge du bronze vers 3000 av. J.-C., le cuivre (Cu) contient des impuretés qui peuvent être considérées comme les premiers « alliages inconnus », largement utilisés dans les outils et les armes. Environ 3000 ans plus tard, le déploiement du fer (Fe) a dominé dans la société humaine et a duré jusqu'à la société moderne en raison de sa dureté et de sa netteté supérieures à celles du bronze, générant le célèbre âge du fer vers 1500 avant JC [11]. Dans l'ensemble, avec le développement des connaissances humaines sur la métallurgie, les métaux et les alliages métalliques ont été exploités pour jouer un rôle essentiel dans l'avancement des industries, de l'agriculture, des transports et des arts, ouvrant la voie à la société moderne telle que nous la percevons aujourd'hui.
En tant qu'alliages constituant un mélange aléatoire d'éléments et possédant des entropies de configuration élevées, les concepts d'HEA ont été proposés et définis pour la première fois en 2004 par Cantor et al. [12] et Yeh et al. [1]. Selon des rapports antérieurs, une multitude d'éléments principaux peuvent induire une diffusion lente et faciliter la formation de nanoprécipités [13]. Une entropie élevée est favorable pour améliorer la formation et la stabilité d'une solution solide monophasée aléatoire avec plusieurs types de structures, telles que le cubique à faces centrées (FCC), le cubique centré sur le corps (BCC), le compactage hexagonal (HCP) et l'orthorhombique. (ORTH) structures cristallines [10, [14], [15], [16], [17], [18], [19]]. De plus, lors de la formation des HEA, la résistance des HEA peut être améliorée en raison d'une grave distorsion du réseau [20]. Bien que les mécanismes de formation des HEA n'aient pas été complètement révélés, tels que l'origine thermodynamique de la sélection de phase et le comportement de diffusion des éléments dans les systèmes multicomposants, les HEA ont montré d'excellentes propriétés dans un large éventail de domaines. Leur résistance à l'usure unique [21], leur excellente résistance et leur stabilité thermique à des températures élevées [22,23], leur allongement supérieur [24], leur grande résistance à la fatigue et à la rupture [25], ont obtenu un succès sans précédent dans de nombreux domaines frontières (Fig.1 ). Par exemple, Ritchie et ses collègues ont rapporté un HEA à cinq éléments, CrMnFeCoNi, qui présentait des propriétés de ténacité à la rupture exceptionnelles avec des résistances à la traction supérieures à 1GPa. Sa ténacité à la rupture a été encore améliorée à des températures cryogéniques jusqu'à 77K [5]. De plus, certains HEA ont été appliqués aux domaines biomédicaux [26, 27]. Nakano et ses collègues ont développé un nouveau HEA équiatomique (TiNbTaZrMo) qui a montré une meilleure résistance avec déformabilité et biocompatibilité que le métal titane (Ti) traditionnel [28].
En tant que l'un des moyens les plus prometteurs d'atteindre un avenir durable, la conversion d'énergie catalytique joue un rôle clé dans les applications électrochimiques représentatives. Cependant, il est très attendu mais difficile de trouver des catalyseurs supérieurs pour les réactions de conversion d'énergie catalytique. Au cours de la dernière décennie, divers HEA avec une large gamme de compositions chimiques ont été développés pour les applications catalytiques [29,30]. Par exemple, Yusenko et al. Ir préparé0·19Os0,22Concernant0,21Rh0·20Ru0,19et Ir0·26Os0·05Pt0·31Rh0·23Ru0,15HEA par décomposition thermique de précurseurs de sels métalliques, qui présentaient des activités électrocatalytiques importantes dans l'oxydation du méthanol [31]. D'après les résultats de Lv et al., un AlCoCrTiZn HEA à bas coût préparé par mécanosynthèse présente une remarquable propriété de dégradation des colorants azoïques [32]. On pensait que ces performances catalytiques impressionnantes des HEA étaient liées aux effets électroniques, tels que la structure atomique caractéristique, ou attribuées à l'effet synergique des HEA, également connu sous le nom d '«effet cocktail» [33,34]. En raison de leurs caractéristiques métastables, de leurs compositions multiples et de leurs excellentes propriétés, les HEA ont été considérés comme des catalyseurs prometteurs [35,36]. Par exemple, Bi et ses collègues ont rapporté un Ni20Fe20moisdixCo35Cr15HEA qui peut être utilisé comme électrocatalyseur avec de faibles potentiels d'apparition, de petites pentes de Tafel et une stabilité impressionnante pour HER dans les électrolytes acides et basiques [37].
Ces dernières années, de nombreuses méthodes et applications intéressantes et significatives des HEA ont été démontrées [3, 38]. Bien qu'il y ait eu quelques revues complètes sur la discussion de la préparation des HEA, peu d'attention a été accordée à l'examen des stratégies de préparation de pointe des HEA pour les applications catalytiques [2, 10, 15, 20, 39]. Dans cette revue, nous discutons des avancées récentes dans les stratégies de synthèse des HEA, notamment le choc carbothermique, la pyrolyse en lit mobile rapide, l'électrochoc et les méthodes de prédiction théorique [9, [40], [41], [42], [ 43]]. Nous nous concentrons ensuite sur leurs applications émergentes en catalyse en mettant en évidence la réaction de dégagement d'hydrogène (HER), la réaction de réduction d'oxygène (ORR), la réaction de dégagement d'oxygène (OER), le CO2réaction de réduction (CO2RR) et ammoniac (NH3) décomposition [41,[44], [45], [46], [47]]. De plus, nous mettons l'accent sur les méthodes assistées par ordinateur pour concevoir et découvrir de nouveaux HEA [43,48]. Nous fournissons également des perspectives sur les enjeux de la synthèse et des applications des AEM pour le développement futur.
Extraits de section
Fondamentaux des HEA
L'entropie est une fonction d'état thermodynamique qui peut être analysée par l'hypothèse de Boltzmann. Par conséquent, la relation quantitative entre l'entropie configurationnelle du mélange et la sélection de phase dans le système est donnée par l'équation suivante :oùRest la constante des gaz,est la fraction molaire deélément, etnest le nombre total de composants [1]. Pour un alliage parfait de composition équiatomique, où, la définition finale
Stratégies de synthèse des HEA
Au cours des dernières décennies, un grand nombre de stratégies de synthèse des HEA vers diverses applications ont été développées, qui peuvent être généralement classées en trois voies principales, à savoir le traitement en phase solide, liquide et gazeuse (Fig.3) [39,49]. La méthode en phase solide est un processus dans lequel les sels métalliques ou les métaux forment directement des micro/nano poudres de leur phase solide individuelle à la phase solide finale par broyage, laminage, décomposition thermique et autres méthodes de traitement. Certains typiques
Applications catalytiques des HEA
Le développement de catalyseurs hautement actifs et stables est important pour la conversion de l'énergie propre bien qu'il soit encore très difficile. Récemment, certains catalyseurs émergents basés sur des HEA avec une activité catalytique impressionnante, une excellente sélectivité des produits et une bonne durabilité ont été reçus avec beaucoup d'attention en raison de leurs avantages dans les applications catalytiques [8,9,31,41,42,48,80,81] . Dans cette revue, nous nous concentrons sur la discussion de certaines réactions de conversion catalytique importantes, y compris l'hydrogène
Résumé et perspectives
Les HEA ont démontré d'excellentes performances électrochimiques en tant que catalyseurs actifs dans certaines réactions catalytiques importantes de HER, OER, ORR, CO2RR et NH3décomposition [8,9,40,41,48,81]. Les excellentes activités catalytiques sont attribuées à l'effet synergique de plusieurs composants métalliques qui fournissent divers sites actifs bien définis pour favoriser les réactions électrocatalytiques. Le développement de méthodes de synthèse émergentes a une importance pratique pour explorer d'excellents HEA et leur
Déclaration d'intérêts concurrents
Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents ou de relations personnelles connus qui auraient pu sembler influencer le travail rapporté dans cet article.
Remerciements
TOILETTES. reconnaît les fonds de démarrage deUniversité des sciences et technologies de Chine. Nous remercions le soutien deCentre USTC pour la recherche et la fabrication à l'échelle micro et nanométrique.
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Progrès récents dans les verres métalliques à haute entropie
2023, Journal de la science et de la technologie des matériaux
Le verre métallique à haute entropie (HEMG) est un nouveau type de matériau métallique avec une composition semblable à un alliage à haute entropie et une structure amorphe, qui confère aux HEMG des comportements de formation de verre inhabituels et des propriétés uniques. Ces dernières années, des progrès rapides de la recherche ont été observés sur les HEMG, et une revue systématique est donc nécessaire. Dans cette revue, nous introduisons d'abord le concept des HEMG et résumons les HEMG développés. Ensuite, la capacité de formation de verre des HEMG est discutée et les règles générales sont proposées. En se concentrant sur la stabilité thermique des HEMG, l'effet de l'entropie sur les états énergétiques des HEMG et le comportement de cristallisation des HEMG sont discutés. Enfin, les propriétés mécaniques, magnétiques, catalytiques et autres des HEMG sont présentées, ainsi que les avantages et les inconvénients des HEMG. Cet examen peut servir de guide rapide pour une vue d'ensemble du domaine HEMG.
Conception d'électrocatalyseurs avancés pour les alliages à haute entropie : principe, avancement et perspective
2023, Journal des alliages et composés
Les alliages à haute entropie (HEA), également connus sous le nom d'alliages à plusieurs composants principaux, possèdent une gamme de propriétés attrayantes qui ne peuvent pas être atteintes par les alliages traditionnels en raison de leur structure atomique désordonnée. Les HEA sont de nouveaux matériaux qui ont été développés ces dernières années et présentent des propriétés exceptionnelles qui surpassent les alliages traditionnels. Les HEA présentent des caractéristiques telles que l'effet d'entropie élevée, l'effet de diffusion lente, l'effet de distorsion du réseau et l'effet "cocktail". Ces propriétés ont un potentiel infini pour que les HEA deviennent la prochaine génération de matériaux électrocatalytiques. Ici, nous passons en revue les propriétés de la définition de base des HEA, mettons en évidence les dernières méthodes de synthèse pour produire des HEA à l'échelle nanométrique et explorons les progrès de la recherche sur les catalyseurs à l'échelle nanométrique des HEA dans diverses réactions électrochimiques.
Génération de cartes de traitement activées par l'apprentissage automatique pour les alliages à haute entropie
2023, Documents écrits
L'identification des conditions de traitement optimales est nécessaire pour le développement de nouveaux matériaux. Les courbes d'écoulement peuvent être utilisées pour développer la carte de traitement d'un alliage. L'étude actuelle a formé plusieurs modèles d'apprentissage automatique tels que Random Forest Regressor (RFR), K Nearest Neighbors (KNN), Extra Tree Regressor (ETR) et Artificial Neural Network (ANN) pour prédire le comportement d'écoulement du matériau. Le test R2un score d'ajustement de plus de 0,99 a été obtenu pour les quatre algorithmes, et des modèles entraînés ont été utilisés pour générer les courbes d'écoulement à diverses combinaisons de taux de déformation de température pour CoCrFeNiTa0,395alliage eutectique à haute entropie. Une carte de traitement a été développée en utilisant les résultats de l'ANN et validée avec les observations expérimentales de la microstructure.
Fabrication de nanoparticules d'alliage à entropie moyenne FeCoNi par ablation laser picoseconde UV à haut taux de répétition dans l'eau
2023, Journal des alliages et composés
L'ablation laser en liquide (LAL) est un processus de chauffage et de refroidissement rapide qui permet la formation d'une variété de nanomatériaux. Des études LAL approfondies pour les métaux, les semi-conducteurs, les isolants et les carbones ont été rapportées. De plus, les alliages sont une cible intéressante pour étudier l'applicabilité de LAL. Nous rapportons le LAL de l'alliage à entropie moyenne FeCoNi équiatomique (MEA) dans l'eau à l'aide d'un laser picoseconde UV à taux de répétition élevé avec un scanner galvanométrique. Les spectres d'extinction de la solution colloïdale, la morphologie, la composition élémentaire et la distribution de taille des nanoparticules MEA (NP) ont été étudiés en fonction du temps d'irradiation laser, de la puissance laser et de la vitesse de balayage. La microscopie électronique a révélé que des superstructures en forme de chaîne de plus de 10 µm constituées de NP sphériques FeCoNi à noyau MEA-core Fe-shell d'environ 50 nm de diamètre se formaient. Ces superstructures ne provenaient pas de l'agglomération des NP lors de la préparation des échantillons pour la microscopie ou de l'irradiation laser successive des colloïdes, mais de l'ablation par surimpression sur la surface cible. En général, la cible LAL a été irradiée par des impulsions laser proches de l'infrarouge ou du visible spatialement et temporellement séparées pour produire efficacement des NP. La surimpression d'impulsions laser UV ultracourtes s'est avérée être une stratégie précieuse pour modifier la composition élémentaire des NP MEA et pour former leurs superstructures.
Comportement de déformation des alliages à haute entropie sous rayure de sonde à double pointe
2023, Journal des alliages et composés
Les nanoparticules d'alliage à haute entropie peuvent améliorer considérablement la production d'hydrogène catalytique en tant qu'électrocatalyseur à faible coût et peuvent potentiellement jouer un rôle important dans le développement de l'énergie hydrogène. Pour obtenir des structures de réseau avec des résolutions de largeur plus élevées et des sites plus actifs, un modèle de sonde à double pointe avec différents rapports d'aspect nominaux a été développé à l'aide de méthodes de dynamique moléculaire, et des études ont été menées sur la variation de hauteur nominale de l'écartement de la sonde, la variation de largeur et l'usinage. variation d'angle. Les résultats montrent que lorsque la limite de rapport d'aspect d'usinage est inférieure à 0,7 et que le rapport d'aspect nominal est inférieur à 2, une structure de rainure uniforme et cohérente et une structure de bosse complète et ininterrompue peuvent être obtenues, et la distribution des défauts des deux côtés de le palpeur est quasiment symétrique, améliorant ainsi les propriétés mécaniques de la structure usinée. Il est possible d'améliorer l'écoulement de la matière avec des pointes doubles et d'obtenir des structures en bosse avec différentes morphologies en faisant tourner le traitement angulaire. Cette étude permet d'obtenir des structures de bosse continues et des réseaux de nanorainures parfaitement symétriques, ce qui est important pour promouvoir l'application pratique des sondes structurées.
Caractérisation de la microstructure et de la texture des alliages à éléments multiprincipaux CoCrNi et CoCrFeMnNi soudés par friction-malaxage
2023, Communications sur les matériaux aujourd'hui
Ce travail étudie la microstructure formée dans les soudures par friction-malaxage des alliages FCC, en se concentrant sur deux alliages multi-principaux : un alliage CoCrFeMnNi à haute entropie (HEA) et un alliage CoCrNi à entropie moyenne (MEA). Un acier inoxydable commercial AISI 304 est utilisé à titre de comparaison. La plus grande pépite s'est formée dans le MEA, tandis que la plus petite s'est formée dans le HEA. Le raffinement du grain se produit dans la zone agitée de toutes les soudures. La recristallisation dynamique discontinue est le mécanisme de restauration prédominant lors du soudage par friction-malaxage des trois alliages étudiés. Une forte diminution de la fraction limite Σ3 se produit dans la zone agitée des soudures AISI 304 et HEA, tandis que des valeurs comparables avec le métal de base sont trouvées pour la soudure MEA. Le pic de l'indice maximal de texture cristallographique est observé du côté avançant de la zone agitée de la soudure AISI 304. Une forte texture de fibres <001>θ est formée du côté avançant de la pépite dans l'AISI 304 à partir d'une texture bien établie de type {123}<634>S dans le métal de base. Plusieurs composants de texture cristallographique sans fibres spécifiques sont identifiés dans la plupart des régions des soudures, indiquant l'historique complexe du chemin de cisaillement pendant le soudage par friction-malaxage.
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Une perspective sur la catalyse utilisant les alliages à haute entropie
Nano Énergie, Volume 88, 2021, Article 106261
Les alliages à haute entropie (HEA) quasi équimolaires et non équimolaires ayant cinq composants principaux ou plus ainsi que leurs sites mélangés sur la surface en ont fait des matériaux uniques pour diverses réactions catalytiques impliquant des énergies renouvelables. Les HEA fournissent une plate-forme pour ajuster la microstructure et la chimie de surface en sélectionnant et en contrôlant les éléments, ouvrant des perspectives pour concevoir de nouveaux matériaux pour la catalyse. La présente perspective vise à fournir la corrélation entre la structure des HEA et les performances catalytiques dans diverses applications avec des vues sur les défis et les opportunités uniques. La curiosité scientifique et technologique doit creuser profondément dans l'espace des phases multicomposants pour découvrir divers nouveaux matériaux aux propriétés catalytiques uniques.
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Premier alliage hexagonal compact à haute entropie avec une stabilité exceptionnelle dans des conditions extrêmes et une activité électrocatalytique pour l'oxydation du méthanol
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Des alliages à haute entropie contenant 5 et 6 métaux du groupe du platine ont été préparés par décomposition thermique de précurseurs à source unique ne nécessitant pas d'alliage à haute température ou mécanique. L'Ir préparé0,19Os0,22Concernant0,21Rh0,20Ru0,19L'alliage est le premier exemple d'un alliage monophasé hexagonal à haute entropie. Le traitement thermique jusqu'à 1500K et la compression jusqu'à 45GPa n'entraînent pas de changements de phase, une stabilité en température et en pression record pour un alliage monophasé à haute entropie. Les alliages présentent une activité électrocatalytique prononcée dans l'oxydation du méthanol, ce qui ouvre la voie à l'utilisation d'alliages à haute entropie comme matériaux pour la conversion d'énergie durable.
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Électrodes de régulation électrolytiques Fe0.5CoNiCuZnx en alliage à haute entropie pour les réactions de dégagement d'oxygène en solution alcaline
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Les propriétés des alliages à haute entropie (HEA) dépendent de leurs structures de phase et de leurs compositions. Cependant, il est difficile de contrôler la composition des HEA qui contiennent des métaux hautement volatils par la méthode classique de fusion à l'arc. Dans cet article, la phase cubique à faces centrées (FCC) poudreuse homogène Fe0,5CoNiCuZnXLes HEA ont été préparés par électrolyse d'oxydes métalliques dans du Na fondu2CO3-K2CO3à l'aide d'une anode à dégagement d'oxygène inerte Ni11Fe10Cu stable. L'utilisation de précurseurs d'oxyde et une température de synthèse relativement basse sont bénéfiques pour préparer efficacement des HEA contenant des éléments hautement volatils tels que le Zn. De plus, les microstructures et les compositions des HEA électrolytiques peuvent être facilement adaptées en ajustant les composants des précurseurs d'oxyde, puis en régulant davantage ses propriétés. Ainsi, l'activité électrocatalytique de Fe0,5CoNiCuZnXLes HEA vis-à-vis des réactions de dégagement d'oxygène (OER) ont été étudiées dans du KOH 1M. Les résultats montrent que Zn favorise l'activité OER de Fe0,5CoNiCuZnXHEA, c'est-à-dire le HEA(Zn0,8) montre la meilleure activité OER présentant une faible surtension de 340 mV à 10 mA/cm2et une excellente stabilité de 24h. Par conséquent, l'électrolyse des sels fondus fournit non seulement une approche verte pour préparer Fe0,5CoNiCuZnXHEAs mais offre également un moyen efficace pour réguler la structure des alliages et ainsi optimiser les activités électrocatalytiques pour l'électrolyse de l'eau.
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Nanoparticules d'alliage à haute entropie / C dérivées de MOF polymétalliques comme électrocatalyseurs prometteurs pour la réaction de dégagement d'oxygène alcalin
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Récemment, les matériaux à base d'alliages à haute entropie (HEA) ont été vigoureusement explorés en tant que catalyseurs viables dans l'électrolyse de l'eau pour leurs propriétés uniques. Cependant, la synthèse de catalyseurs à haute entropie efficaces et robustes reste un défi. Ici, une approche facile et évolutive est rapportée pour synthétiser des nanoparticules HEA (CoNiCuMnAl)/C avancées à partir de la structure métal-organique polymétallique (MOF). Les nouvelles nanoarchitectures noyau-coque présentent un HEA cubique centré sur la face enveloppé dans une coque en carbone ultra-mince. Le catalyseur optimisé (déposé sur la mousse de Ni) a stimulé la réaction alcaline de dégagement d'oxygène (OER) (dans 1,0 M KOH) avec une surtension ultra-faible de 215 mV à 10 mA/cm2(également par une faible pente de Tafel de 35.6mVdec−1). L'amélioration des performances est étroitement liée à la reconstruction de surface (c'est-à-dire à la formation d'espèces actives catalytiques oxyhydroxydes) et à l'effet d'entropie élevée, révélé par la voltamétrie à courant alternatif à transformée de Fourier (FTACV) etsur placeAnalyse du spectre Raman, en conjonction avec les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). De plus, la nouvelle conception a montré une excellente stabilité OER à long terme avec une décroissance négligeable grâce à des tests de 30h (sous 200mAcm−2). Le présent travail démontre la faisabilité et l'avantage d'utiliser des alliages à haute entropie hautement efficaces et durables pour catalyser le processus de séparation électrochimique de l'eau.
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Électrocatalyseur nouveau et prometteur pour la réaction de dégagement d'oxygène à base d'alliage à haute entropie MnFeCoNi
Journal des sources d'énergie, volume 430, 2019, p. 104-111
Des catalyseurs de réaction de dégagement d'oxygène efficaces basés sur des éléments abondants en terre et à faible coût sont nécessaires de toute urgence pour les dispositifs de séparation de l'eau et les batteries métal-air. Ici, pour la première fois, nous rapportons un MO nouveau et prometteurX(M=Mn, Fe, Co et Ni) catalyseur de nanofeuillets pour la réaction de dégagement d'oxygène basé sur l'alliage à haute entropie MnFeCoNi. Par une activation de balayage de voltamétrie cyclique électrochimique, le MOXles nanofeuilles peuvent se développer directement sur les surfaces des particules d'alliage à haute entropie MnFeCoNi formant une structure noyau-coque. La structure noyau-coque présente une faible surtension de 302 mV pour atteindre une densité de courant de 10 mAcm−2, une petite pente de Tafel de 83.7mV dec−1et une stabilité à long terme exceptionnelle de l'électrolyse pendant plus de 20h dans une solution alcaline de KOH 1M, ce qui est comparable à l'électrocatalyseur de réaction de dégagement d'oxygène de pointe RuO2. Nous effectuons une étude de l'alliage à haute entropie MnFeCoNi avant et après l'activation du balayage de voltamétrie cyclique sur leurs morphologies, états chimiques et composition des éléments pour comprendre l'évolution des matériaux. Le présent travail fournit non seulement un électrocatalyseur prometteur, mais élargit également les domaines d'application des alliages à haute entropie.
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De grands intérêts ont été concentrés sur les alliages à haute entropie, une nouvelle classe de matériaux monophasés en solution solide, en raison de leurs propriétés physiques et chimiques uniques. Ici, l'alliage à haute entropie CoNiCuMgZn (HEA) a été intégré de manière homogène sur des substrats conducteurs de graphène troué bidimensionnel (2D) ultrafins via une simple stratégie d'ancrage et d'alliage. Au cours de la croissance du HEA, l'oxyde de graphène est utilisé à la fois comme matrice directe et comme réducteur. En modulant les quantités d'entrée initiales de sources métalliques, les tailles de particules de HEA peuvent être finement régulées de 40 à 200 nm. Bénéficiant de l'effet synergique entre l'excellente conductivité électronique du graphène et les sites catalytiques abondants des particules de HEA, le matériau obtenu présente une activité catalytique et une stabilité remarquables pour la réaction de dégagement d'hydrogène par rapport aux catalyseurs de métaux non nobles rapportés précédemment. Le calcul de la théorie fonctionnelle de la densité révèle que la structure intégrée unique de HEA sur le graphène profite à la sorption de H * et favorise la cinétique catalytique. Ce travail est d'une grande importance dans l'utilisation pratique de HEA et donne en effet une perspective brillante dans la fabrication de HEA en tant qu'électrocatalyseurs efficaces pour la séparation de l'eau.
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