日本的研究人员已经合成纳米多孔ultra-high-entropy包含14个元素的合金。测试显示,合金能够分裂水和表现好于商业以铂为基础的氢进化反应催化剂和iridium-based氧进化反应的催化剂。
最传统的合金催化剂包含一个主金属组成原子比例高,如铂、和一个或两种次要金属成分相对较低的原子百分比,”解释道“王匹兹堡大学的材料科学家,我们,他并没有参与这项研究。的小金属成分通常提供有益的配体或应变效应增强的催化性能主要金属组成。熵值较高的合金,然而,是一个相对较新的概念,包含5个或5个以上不同元素在near-equiatomic比例。
达到远远超出五个元素,Fujita武高知县科技大学,和他的团队从日本合成纳米多孔ultra-high-entropy包含14个不同元素的合金,即铝、银、金、钴、铜、铁、铱、钼、镍、钯、铂、铑、钌钛,通过一个简单的一步脱合金过程。
的报道ultra-high-entropy合金催化剂有近克分子数相等的组成成分,”王说。因此,没有区分主要和次要成分了。
熵值很多不同元素组成的合金不寻常,但Fujita说,它是高度的协同作用在这些合金导致他们不同的属性,如“高构型熵、晶格畸变和缓慢扩散”,以及他们的潜在适用性无所不能的催化剂。
熵值较高的活性表面合金由数以百万计的不同可能的原子安排,”Fujita说。因此,一些地方原子对可能出人意料地显示优良的催化性能。
Fujita说,合成ultra-high-entropy合金包含很多元素的分布并不总是直截了当。像水和油一样,它不是容易许多元素混合均匀,”他解释说。(然而),我们发现一个简单的方法混合14元素一致通过一个简单的技术,与铝及合金脱合金铝的腐蚀。
脱合金过程引入的纳米多孔结构增加了表面积和合金中的潜在活动网站的数量,改善其催化性能。此外,不同的多金属合金的成分可以促进电荷转移和各种离子的吸附或解吸。
鸡尾酒会效应
Fujita形容14-element组成混合鸡尾酒效应,因为很多不同的化学成分改变他们的行为。“鸡尾酒效应并非来自元素的总和,但从元素的乘法。我们知道鸡尾酒总是美味不是因为每个元素的总和,但其他意想不到的口味的组合元素。
团队评估electrocatalytic性能的纳米多孔ultra-high-entropy合金氢进化反应和氧反应在酸性条件下。他们表现出良好的电化学稳定性,快速电子传递和高反应动力学。描述确认合金主要是维护他们的形态和多孔结构,即使花费10个小时在酸性环境。
而催化纳米多孔ultra-high-entropy合金的性能在很大程度上归因于14元素的协同效应,它太复杂的定义由于合金中大量可能的元素组合。
王指出,尽管研究的激励更广泛的社区检查ultra-high-entropy合金的更广泛的应用,这种协同效应和底层机制问题关于电化学稳定保持。
虽然藤田的团队选择14个主要元素常用作为催化剂的纳米多孔ultra-high-entropy合金,它可能会在未来使用更多的元素。“非金属,如硫或磷,在技术上可以和他们可能会导致意想不到的硫化物或磷化催化,”Fujita言论。然而,熵值的最大数量的组成元素合金…仍然是一个悬而未决的问题。”
还没有评论