고엔트로피 합금으로 안정화 및 활성화된 Pt 클러스터의 고효율 전기촉매

초록 Pt 및 기타 귀금속은 다양한 에너지 변환 응용을 위한 최첨단 촉매임에도 불구하고, 이들의 낮은 매장량, 높은 비용 및 불안정성은 대규모 사용을 제한합니다. 본 연구에서는 고엔트로피 합금 나노입자(HEA, 예: FeCoNiCu) 위에 균일하게 분산 및 안정화된 귀금속 클러스터(예: Pt)를 특징으로 하는 하이브리드 촉매 설계를 보고합니다. 이는 HEA 합금화와 Pt 갈바닉 교체를 결합한 극초속 충격 합성(∼300 ms)을 통해 준비된 HEA@Pt로 명명됩니다. 우리의 설계에서 HEA 코어는 높은 엔트로피 안정화 및 코어-쉘 상호작용을 통해 표면 Pt 클러스터의 높은 분산성, 안정성, 조절 가능성을 보장합니다. 수소 발생 반응의 예로서, HEA@Pt는 235 A/g Pt의 상당한 질량 활성도를 달성하였으며, 이는 균일한 FeCoNiCuPt (HEA-Pt), Pt 및 상업적 Pt/C에 비해 각각 9.4배, 3.6배 및 1.9배 높습니다. 또한, 우리는 FeCoNiCrMn 나노입자(HEA-5@Ir)에 안정화된 귀금속 Ir을 입증하여, 음극 HEA@Pt와 결합 시 우수한 양극 산소 발생 성능과 매우 효율적인 전체 물 분해를 달성하였습니다. 따라서 우리의 연구는 고엔트로피 나노입자를 사용하여 표면 활성 부위의 효과적인 분산, 안정화 및 조절을 위한 일반적인 촉매 설계 전략을 개발하였습니다. 이는 높은 활성도, 안정성 및 낮은 비용의 조화를 이룹니다.