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1研究背景
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻，绿色氢能作为一种清洁能源受到了广泛关注。绿色氢的生产主要依赖于电解水技术，而电解水过程中关键的步骤——氧进化反应（OER）的催化剂性能，直接决定了能量转换效率。目前，虽然贵金属氧化物如RuO2和IrO2在OER中表现出优异的催化性能，但其稀有性和高昂的成本限制了其广泛应用。因此，开发新型、高效且成本低廉的OER催化剂成为了能源转换领域的研究热点。
2成果简介
在这项研究中，研究人员通过机械合金化方法，成功开发了Fe60Co10Ni10Cr10Mn10中熵合金（MEA）与FeS2的异质结构催化剂。该催化剂在碱性的1.0 mol/L KOH溶液中展现出了卓越的OER活性，仅需261.6 mV的过电位就能达到10 mA/cm2的电流密度，且Tafel斜率仅为52.7 mV/dec，远优于商业RuO2催化剂。通过详细的表征技术和密度泛函理论（DFT）计算，研究人员揭示了Fe基MEA与FeS2之间的异质结构在激活和形成OER反应中间体时产生的协同效应，从而显著提高了OER反应动力学。此外，MEA-30wt%FeS2在OER过程中的重构提供了丰富的活性位点，进一步提升了催化性能。这项工作不仅极大地扩展了中熵材料的应用范围，而且为Fe基MEA和FeS2新型异质电催化剂的制备提供了新的方法。3图文导读
图1：XRD图案显示，随着FeS2含量的增加，MEA的晶粒尺寸细化，且异质结构的形成得到了确认。示意图 Fe基中熵合金和FeS2复合材料异质结构的制备路线。图2：XPS分析表明，Fe基MEA表面元素在加入FeS2后，氧化态增加，表面电子密度发生变化图3：电催化性能测试显示，MEA-30wt%FeS2在10, 50, 100 mA/cm2的过电位和Tafel斜率均优于RuO2图4：与其他高熵和中熵材料催化剂相比，MEA-30wt%FeS2展现出更低的过电位和Tafel斜率
4小结
本研究成功开发了一种新型的Fe基中熵合金与硫化物复合材料，作为氧进化反应的催化剂，展现出了优异的催化活性和稳定性。通过机械合金化方法制备的MEA-30wt%FeS2，不仅在碱性的电解液中表现出了卓越的OER性能，而且通过DFT计算和实验表征揭示了其异质结构在促进OER反应动力学中的关键作用。这项工作不仅为设计新型高效OER催化剂提供了新的思路，而且为Fe基MEA和FeS2复合材料的广泛应用奠定了基础，对于推动绿色氢能技术的发展具有重要意义。文献：
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.11.034
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