氧析出反应(OER)是水分解、金属-空气电池以及电镀行业中的关键化学反应[1]
OER是一种涉及4电子的协同质子-电子转移(CPET)的反应[2],其迟滞的动力学阻碍了电催化效率的提高[3]
即使使用贵金属氧化铱/钌(IrO2/RuO2)催化,也需要较大的过电位[4, 5]
贵金属催化剂的成本高,限制了其在清洁能源技术中的使用
因此,开发低成本高活性的电催化剂以降低OER的过电位,至关重要[6]
高熵合金(HEAs)[7~9]打破了传统合金的设计理念,由5种或5种以上的金属原子近距离排列产生四大效应,对先进功能材料的开发有重要的意义[10]
与结晶态相比,非晶结构的无序使氧配位增加,活性位点丰富,在碱性溶液中对OER的催化活性更好[11~13]
Wang T等[14]用磁控溅射法在聚乙烯醇(PVA)衬底上沉积了一层二维高熵合金,随着溅射功率和气体流量的改变从纳米晶向非晶结构转变
这种高熵合金,有望应用在催化领域
Glasscott M W等[15]提出电合成8种等摩尔组分HEMG-NPs的策略,介绍了CoFeLaNiPt-HEMG-NPs在电催化水分解技术中的应用
这些结果表明,用磁控溅射法制备的非晶态高熵合金薄膜其电催化析氧性能值得深入研究
本文选择过渡金属Fe、Co、Ni、Mo、Cr[16]作为高熵薄膜的组成元素,用贴片法[17]进行成分设计,适当提高FeCoNiMoCr合金体系中高活性过渡金属元素的含量[16, 18, 19]
使用工业中广泛应用的尺寸稳定性阳极(DSA)Ti作为基底(与石墨电极相比,Ti电极析出的氧气纯度高且不含CO2[20, 21]),用磁控溅射法制备非晶态高熵薄膜电极,研究其电催化析氧性能和稳定性
1 实验方法1.1 电极的制备
FeCoNiMoCr高熵合金薄膜电极的制备,包括Ti片的预处理和磁控溅射
将Ti片打磨、碱洗、酸洗后,浸泡在无水乙醇中备用[22]
使用JGP450A2型超高真空磁控溅射系统,以Co靶(纯度99.9%)、Cr靶(纯度99.9%)、Mo靶(纯度99.9%)、Ni片(纯度99.95%)和Fe片(纯度99.95%)采用贴片法[17]制备溅射靶材
表1列出了用磁控溅射法制备高熵薄膜电极的工艺参数
将经过预处理的Ti作为Ti电极,用于比较
用参考文献[23]中的方法评价RuO2的析氧性能
3种电极片的尺寸均为
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“FeCoNiMoCr高熵合金薄膜电极的电催化析氧性能” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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