基于组成原子的亚晶格偏好以及中间体的位点偏好，对FCC_CoCuFeNiPd和CoCuFeNiRu多主元素合金的氧释放反应活性进行预测

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Prediction of oxygen evolution reaction activity of FCC_CoCuFeNiPd and CoCuFeNiRu multi-principal element alloys based on sublattice preference of constituent atoms and the site preference of intermediates

基于亚晶格原子分布与中间体位点偏好的理论模型，对比研究FCC_CoCuFeNiPd与FCC_CoCuFeNiRu催化剂的碱性氧析出反应（OER）性能，发现Ru合金平均过电位更低（0.210 V vs. 0.325 V），验证了原子位点偏好模型对催化剂设计的指导意义。

　　

含有贵金属的多主元素合金（MPEAs）主要由非贵金属元素组成，作为一种有前景的催化剂，它们在提高催化性能的同时，与传统贵金属催化剂相比降低了成本。然而，由于MPEAs复杂的原子环境、独特的表面结构以及相关的协同效应，人们对其催化机制的理解有限，这阻碍了其实际应用的探索。在这项工作中，基于组成原子的亚晶格偏好和中间体的位点偏好，我们详细理论研究了FCC_CoCuFeNiPd和FCC_CoCuFeNiRu在碱性条件下的氧演化反应（OER）性能。为此，首先通过结合亚晶格模型和计算热力学，预测了组成元素在亚晶格上的位点占据分数（SOFs）。然后，从体合金模型中分离出反应表面，从而可以系统地考虑更多的吸附和反应位点。这种方法与常用的但过于简化的特殊准随机结构（SQS）模型形成了对比，在SQS模型中，所有组成合金元素都被假设为在有序立方晶格的不同亚晶格上完全随机分布，即顶点位置（1a）和面心位置（3c）。基于这一先进模型，我们发现CoCuFeNiRu的性能优于CoCuFeNiPd，其平均过电位更低（0.210 V vs. 0.325 V），最佳表面过电位更有利（0.181 V vs. 0.214 V）。这是通过分别计算*OH、*O和*OOH中间体在晶片表面91个吸附位点的吉布斯自由能来确定的。Ru中间体的吸附自由能更接近理想值，有利于反应步骤的进行，而Pd较高的自由能则提高了整体过电位。同时，我们发现基于SOF模型的CoCuFeNiPd的平均过电位（0.214 V）与实验值（0.193 V）更为吻合，而基于SQS模型的预测值（0.25 V）则不那么准确，这突显了考虑组成合金元素亚晶格偏好的必要性和重要性。我们的研究为探索和设计高性能的含贵金属MPEA催化剂提供了理论基础。