基于铂的高熵簇与超亲水性CeO2的协同催化作用，实现了高效的阴离子交换膜水电解

《Advanced Materials》：Synergistic Catalysis of Pt-Based High-Entropy Clusters Coupled with Super-Hydrophilic CeO2 Enables Efficient Anion Exchange Membrane Water Electrolysis

低铂高熵合金催化剂通过CeO2协同效应显著提升碱性析氢反应活性，实现12.3mV超低过电位，并保持500小时以上稳定性。

　　

摘要

同时提高材料的本征活性并加速H₂O的解离动力学对于开发用于碱性氢 evolution 反应（HER）的先进低铂电催化剂至关重要。本文提出了一种基于低贵金属铂的高熵合金簇与超亲水性CeO₂结合在多孔碳载体上的复合材料（Pt-HEA-cluster/CeO₂/C）。优化后的Pt-HEA-cluster/CeO₂/C催化剂在1.0 mol/L KOH溶液中，于?10 mA cm^?2的电流密度下表现出更快的Volmer-Tafel反应动力学，过电位仅为12.3 mV，远低于商用Pt/C催化剂（32.2 mV）。当该催化剂应用于阴离子交换膜水电解系统时，可在1 A cm^?2的电流密度下实现1.74 V的较低电池电压，并且在工业级电流密度下至少可维持500小时的稳定性能。操作光谱学和密度泛函理论计算表明，H₂O优先吸附在CeO₂的Ce位点上，而与Ce接触的界面Pt位点可同时作为H₂O解离的有效活性位点，从而通过Ce-Pt双位点的协同作用显著提升反应动力学。此外，表面Pt位点的电子结构通过HEA中的金属键以及Pt─O─Ce界面键合得到协同调控，有效优化了氢吸附的自由能。这项工作为Pt-HEA簇与CeO₂之间的协同催化作用在碱性HER中的应用树立了新的范例。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。