高熵材料有可能徹底的改變材料科學和工業(yè)領域應用,高熵材料具有廣泛的設計柔性,優(yōu)異的性能,廣泛的應用場景。
有鑒于此,中國科學院福建物質(zhì)結構研究所溫珍海研究員、Junxiang Chen、Yu Zhang等報道概念驗證通過原位聚合ZIF隨后熱解,制備共摻雜五個非金屬元素(B、F、P、S、N)的高熵工程納米碳(HENC, high-entropy engineered nanocarbon)。
本文要點:
(1)
制備的HENC作為非金屬電催化劑在ORR反應中表現(xiàn)優(yōu)異,性能達到標桿性的Pt/C電催化劑,具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
(2)
理論模擬和全位點計算表明豐富的雜原子協(xié)同作用,并且增加體系的熵,促進生成*O2物種,N、P、S作為關鍵活性位點,共摻B和F能夠增強穩(wěn)定性。驗證HENCs作為陰極電催化劑用于鋅空氣電池,實現(xiàn)了令人印象深刻的峰值功率密度(604 mW cm-2)和長期穩(wěn)定性(穩(wěn)定時間長達16天),這個性能比Pt/C催化劑更好(542 mW cm-2)。
這項研究不僅豐富了高熵材料的概念,推動人們對高熵材料的理解,而且促進發(fā)展高性能價格便宜催化劑。
參考文獻
Zhenhai Wen, Huibing Wang, Kai Chen, Zhiwen Lu, Shengjian Lin, Yalong Yuan, Xi Liu, Yu Zhang, Junxiang Chen, Nonmetallic High-Entropy Engineered Nanocarbons for Advanced ORR Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202501290
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202501290