高熵合金纳米颗粒的封端剂优化提升了其电催化水分解性能

《Nanoscale Horizons》：Capping agent optimization of high entropy alloy nanoparticles enhances electrocatalytic water splitting

表面活性剂辅助合成超小均匀分散的AuPdRuRhPt高熵合金纳米颗粒，结构表征显示表面活性剂影响尺寸与原子排列，显著提升析氢与氧化水分解过电位（122mV/220mV@-0.01mA cm-2），催化性能优于Pt/C和IrO2。

　　

通过采用封端剂辅助的方法，成功合成了超小且高度分散的金钯钌铑铂（AuPdRuRhPt）高熵合金（HEA）纳米颗粒，克服了颗粒聚集的问题，并实现了对组成金属之间原子级混合与配位环境的控制。利用聚乙二醇（PEG）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为封端剂，我们获得了粒径小于10纳米的均匀纳米颗粒，其催化稳定性和活性位点的可及性得到了显著提升。通过高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）、同步辐射宽角X射线散射（WAXS）、配对分布函数（PDF）分析以及X射线光电子能谱（XPS）对纳米颗粒进行结构表征后发现，封端剂影响了HEA纳米颗粒的尺寸和原子排列，而这些因素对于优化催化活性至关重要。采用PEG封端的HEA纳米颗粒在析氢反应（HER，电化学标准电流密度为122 mV@?0.01 mA cm^?2）和氧化还原反应（OER，电化学标准电流密度为220 mV@?0.01 mA cm^?2）中表现出更优异的催化活性，且所需过电位低于Pt/C和IrO₂催化剂。这些结果强调了封端剂在提升HEA纳米颗粒电化学性能和稳定性方面的重要作用，为设计高效电催化剂以应用于能量转换提供了宝贵的见解。