高熵合金（HEA）是探索下一代高性能產氧反應（OER）電催化劑的具有前景的材料體系。發展高性能HEA電催化劑需要人們對OER催化反應過程的表面和次表面結構重構現象以及結構重構對活性和穩定性的影響。但是，大多數表征技術很難表征多種元素在原子尺度的元素分布情況及催化劑的表面組成。
有鑒于此，波鴻魯爾大學Tong Li教授等將原子探針斷層掃描、透射電子顯微鏡、原位/離線的ICP質譜表征進行結合，說明CrMnFeCoNi Cantor合金電催化劑模型在OER過程中表面和次表面重建。
本文要點
（1）
作者發現當Cantor合金與電解質接觸就發生溶解，因此在OER之前的表面Cr、Mn和Co元素處于缺乏狀態。在OER電催化反應開始循環，Cantor合金表面形成約5nm的無定形富含NiFe的（氧）氫氧化物并且激活電催化活性。在表面（氧）氫氧化物的內部亞表面層，形成了約3 nm的富含鉻的氧化物層和約3-5 nm的富含氧元素的層，這能夠阻止Mn、Fe、Co和Ni向表面擴散，阻礙它們從主體持續溶解，但是Cr發生持續的溶解。隨著OER反應的發生， 由于持續的Cr溶解導致Cr富集的氧化物層破壞，導致無定形（氧）氫氧化物層剝落。擴散最快的Mn向表面偏析，形成富含Mn的氧化物層，導致OER催化活性衰減。
（2）
作者通過原子精確度的數據揭示OER電催化反應過程HEA的不同元素如何協調的基本過程。這項研究說明OER電催化反應過程中，理解HEA電催化劑的結構-活性-穩定性的重要性，以驗證增強其活性和穩定性的協同效應的假設。
參考文獻
Chenglong Luan, Daniel Escalera-López, Ulrich Hagemann, Aleksander Kostka, Guillaume Laplanche, Dongshuang Wu, Serhiy Cherevko, and Tong Li*, Revealing Dynamic Surface and Subsurface Reconstruction of High-Entropy Alloy Electrocatalysts during the Oxygen Evolution Reaction at the Atomic Scale, ACS Catal. 2024, 14, 12704-12716
DOI: 10.1021/acscatal.4c02792
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c02792
