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利用可再生能源驅動的電催化制氫在緩解全球能源危機和環境污染問題中起著至關重要的作用。目前大多數HER電催化劑都具有良好的催化活性和選擇性，但由于結構和催化穩定性較弱，因此沒有達到工業和可持續性的要求。高熵合金(HEAs)具有豐富的組成多樣性，同時其復雜的化學性質提供了協同效應和可調的電子結構，可以克服反應中間體吸附能調節的限制。到目前為止，人們關注的焦點是選擇提供協同相互作用的元素來提高催化性能，這種方法通常被稱為高熵“雞尾酒效應”。相比之下，其他調節電子構型和修改HEAs催化行為的基本和通用策略，例如應變工程，很少被報道。

近日，東南大學沈寶龍、賈喆和哈爾濱工業大學(深圳)孫李剛等通過脈沖激光沉積(PLD)制備的FeCoNiCrPt HEA薄膜，隨后在酸溶液中進行電化學處理。根據其固有活性和電極電位仔細選擇組分，以確保電化學處理選擇性地從表面剝離原子，導致晶格中大量的空位產生微應變場。

結果顯示，被酸處理了300秒的HEA (EE.300s)表現出較強的應變波動，壓縮應變主要是在空位附近觀察到的，而拉伸應變主要與Pt原子有關。得益于這種空位誘導的微應變，EE.300s HEA在堿性、酸性和中性條件下，分別僅需18、46和73 mV的HER過電位就能達到10 mA cm^-2的電流密度；同時，在堿性和酸性條件下，該催化劑僅需104和106 mV的過電位就可以驅動1 A cm^-2的電流密度。

此外，EE.300s HEA在500 mA cm^-2下的H₂法拉第效率高達99.1%，在100 mV過電位下的周轉頻率為0.254 s^-1，超過了大多數最先進的電催化劑。為進一步驗證該材料的實際應用潛力，研究人員將EE.300s HEA作為陰極組裝了陰離子交換膜(AEM)電解槽。該電解槽只需要2.0 V的電池電壓即可達到100 mA cm^-2的電流密度，同時在該電流密度下保持~500 h的穩定性。

微觀結構分析和計算計算表明，在低配位環境下的活性位點增強了電荷的轉移，從而提高了水的吸附能力；此外，微應變效應將Pt的d帶中心下移到最佳位置，降低了Pt與中間體之間的結合親和力，增強了析氫反應活性。綜上，該項研究不僅為pH通用條件下的大規模制氫提供了實用途徑，而且突出了納米級非均應變場在多主催化劑中的有效性，對理解和設計可持續能源轉化高性能材料提供了指導。

Vacancy induced microstrain in high-entropy alloy film for sustainable hydrogen production under universal pH conditions. Energy & Environmental Science, 2024. DOI: 10.1039/D4EE01139

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東南/哈工大EES: 真空誘導高熵合金薄膜中微應變，促進pH通用析氫

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