高熵合金（HEA）是探索下一代高性能产氧反应（OER）电催化剂的具有前景的材料体系。发展高性能HEA电催化剂需要人们对OER催化反应过程的表面和次表面结构重构现象以及结构重构对活性和稳定性的影响。但是，大多数表征技术很难表征多种元素在原子尺度的元素分布情况及催化剂的表面组成。

有鉴于此，波鸿鲁尔大学Tong Li教授等将原子探针断层扫描、透射电子显微镜、原位/离线的ICP质谱表征进行结合，说明CrMnFeCoNi Cantor合金电催化剂模型在OER过程中表面和次表面重建。

本文要点

（1）

作者发现当Cantor合金与电解质接触就发生溶解，因此在OER之前的表面Cr、Mn和Co元素处于缺乏状态。在OER电催化反应开始循环，Cantor合金表面形成约5nm的无定形富含NiFe的（氧）氢氧化物并且激活电催化活性。在表面（氧）氢氧化物的内部亚表面层，形成了约3 nm的富含铬的氧化物层和约3-5 nm的富含氧元素的层，这能够阻止Mn、Fe、Co和Ni向表面扩散，阻碍它们从主体持续溶解，但是Cr发生持续的溶解。随着OER反应的发生， 由于持续的Cr溶解导致Cr富集的氧化物层破坏，导致无定形（氧）氢氧化物层剥落。扩散最快的Mn向表面偏析，形成富含Mn的氧化物层，导致OER催化活性衰减。

（2）

作者通过原子精确度的数据揭示OER电催化反应过程HEA的不同元素如何协调的基本过程。这项研究说明OER电催化反应过程中，理解HEA电催化剂的结构-活性-稳定性的重要性，以验证增强其活性和稳定性的协同效应的假设。

参考文献

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