高熵氧化物(HEO)具有不同的元素組成,因此表現出獨特的催化性能,在許多應用領域得到廣泛的關注。但是,由于高熵氧化物的固有結構不穩定,因此如何制備具有不同空間結構的HEO納米粒子仍然具有挑戰性。有鑒于此,山東大學張進濤教授等通過快速熱沖擊方法( rapid thermal shock)在碳載體上合成了具有不同空間結構的超小高熵氧化物納米粒子(<5 nm)。
本文要點
(1)
合成的低對稱HEO BiSbInCdSn-O4在電催化還原二氧化碳(eCO2RR)反應中表現出優異的性能,具有非常低的過電勢,在比較寬的電化學窗口(-0.3~-1.6 V)內實現高法拉第效率,并且穩定性超過100小時。
(2)
通過實驗和理論計算發現,Bi和In之間的供電子-吸電子相互作用使得HEO BiSbInCdSn-O4發生電子離域,因此改善CO2的吸附和加氫反應。降低了決速步驟的能量勢壘,提高電催化活性和穩定性。這項研究展示了HEO中金屬位點的空間結構能夠調節eCO2RR的CO2吸附狀態,為合理設計高效的HEO催化劑提供幫助。
參考文獻
Wenwen Cai, Xueying Cao, Yueqing Wang, Song Chen, Jizhen Ma, Jintao Zhang, Spatial Structure of Electron Interactions in High-entropy Oxide Nanoparticles for Active Electrocatalysis of Carbon Dioxide Reduction, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202409949
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202409949