钛改性CoCrFeNi2高熵合金的双相工程：高效析氢与析氧反应的形态-成分协同调控

本文推荐：研究通过真空电弧熔炼制备钛调变CoCrFeNi2Tix高熵合金（HEAs），揭示双相结构（FCC/Laves）与Ti含量（x=0.5）协同提升析氢反应（HER）和析氧反应（OER）性能的机制。优化后的CoCrFeNi2Ti0.5在碱性介质中实现91 mV@10 mA cm-2（HER）和400 mV（OER）的低过电位，其电子调制（d带调控）与缺陷工程为设计高效双功能催化剂提供新范式。

　　

Highlight

高熵合金（HEAs）凭借多组分协同效应和可调控的原子排列，成为平衡催化活性与稳定性的理想平台。本研究通过钛（Ti）掺杂CoCrFeNi₂体系，构建FCC/Laves双相结构，实现析氢（HER）与析氧（OER）双功能催化性能突破。

Structural properties

X射线衍射（XRD）分析显示，所有CoCrFeNi₂Ti_x合金均呈现面心立方（FCC）结构（图1）。随着Ti含量增加，2θ=44°、51°和75°处的特征峰发生偏移，表明Ti引入导致晶格畸变。这种应变效应通过调制d电子离域程度，优化了氢/氧中间体吸附能（ΔG_H和ΔG_OOH）。

Conclusion

CoCrFeNi₂Ti_0.5展现出最佳催化性能：HER过电位仅91 mV，OER为400 mV（@10 mA cm^-2），Tafel斜率分别为59和55 mV dec^-1。钛诱导的晶界缺陷和表面TiO₂保护层协同提升稳定性，为设计高效水分解催化剂提供了"形态-成分-缺陷"三位一体策略。