亚稳材料因其催化性能,高能结构和独特的电子结构而具有广阔的应用前景。然而,亚稳态所带来的不稳定性严重阻碍了这些材料性能的进一步提高和实际应用。
有鉴于此,为解决上述问题,苏州大学黄小青教授,李有勇教授报道了通过在钴镍(CoNi)合金中的亚稳态六方密排(hcp)相和稳定相(面心立方,fcc)之间原位构建了一种多态界面(inf)。
文章要点
1)理论计算结果表明,HCP和FCC相产生的界面协同作用降低了形成能,提高了稳定性。
2)优化后的CoNi-inf催化剂在电流密度为10 mA cm-2时,具有72 mV的极低过电位,在1.0 m KOH中的用于HER的塔菲尔斜率为57 mV dec-1,性能优于大多数最先进的其他非贵金属基HER电催化剂。即使在催化14 h以上,也没有观察到明显的催化剂活性衰减或结构变化。
3)进一步的理论计算结果表明,优化后的CoNi-inf与具有合适d带中心的界面提供了均匀的氢吸附位点,从而使其具有优异的催化活性。
这项工作突出了界面工程对改善亚稳态材料的重要性,为未来设计具有潜在应用前景的先进亚稳态电催化剂提供了巨大的机会。
Xinyue Tan, et al, Closest Packing Polymorphism Interfaced Metastable Transition Metal for Efficient Hydrogen Evolution, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002857
https://doi.org/10.1002/adma.202002857