近日，伟德bv1946官网蔣青、楊春成教授，與加拿大多倫多大學伟德bv1946Chandra Veer Singh教授⏭➰，在電催化水分解制氫領域取得了新進展。研究成果以“Unusual Sabatier principle on high entropy alloy catalysts for hydrogen evolution reactions”為題，于2024年1月8日在線發表在《Nature Communications》上。

傳統的析氫催化材料通常僅具有單一功能的催化活性位點。盡管通過改性手段可以增加催化劑的活性位點數量或提升催化劑的本征活性，但根據Sabatier原理可知，單活性位點催化材料的析氫效率存在理論的極限值，難以超越。為了使析氫反應(HER)催化劑在催化性能方面取得進一步突破，需要規避Sabatier原理。

為了解決這個問題，本工作設計了一種具有組分/電子雙梯度的PtFeCoNiCu高熵合金作為HER催化劑。該合金具有從芯部至表層逐漸增加的Pt組分梯度和活性表面内的電子梯度，從而具有多功能的析氫活性位點，有效規避了Sabatier原理，實現了析氫性能的突破。

圖1：PtFeCoNiCu高熵合金的微觀結構

組分梯度的引入不僅促使合金表面全部變為具有析氫活性的Pt位點，還能為該表面帶來電子梯度；獨特的電子梯度使得合金表面的Pt位點具有随空間變化的氫吸附能力，其中具有強吸附能的位點作為氫吸附的活性中心，具有弱吸附能的位點作為釋放氫氣的活性中心；并且吸附态的氫能夠在不同活性位點間快速傳輸。在多功能析氫活性位點的協同作用下，該高熵合金表現出優異的HER催化活性，電流密度為-10 mA cm^-2時的過電勢僅為10.8 mV，Tafel斜率為28.1 mV dec^-1，本征活性是商用Pt/C的4.6倍。

圖2：PtFeCoNiCu高熵合金的析氫性能

論文全文鍊接：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-44261-4