High‐Valence Metal Modulating Lattice Oxygen in High‐Entropy Layered Double Hydroxides for Enhanced Oxygen Evolution Reaction

材料科学 层状双氢氧化物 氧气 价(化学) 金属 析氧 格子(音乐) 化学物理 化学工程 无机化学 物理化学 冶金 电化学 氢氧化物 电极 工程类 物理 有机化学 化学 量子力学 声学
作者
Xiahua Zhong,Hongyi Wang,Chen Zhang,Wenhu Wang,Christopher T. Nelson,Xiaoqing He,Qingqing Sun,Bruce G. Gibson,Manish Neupane,Baolin Deng,Mingjie Liu,Yingchao Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202518240
摘要

Abstract The oxygen evolution reaction (OER) is hindered by sluggish kinetics due to its complex four‐electron, proton‐coupled mechanism. While noble metal oxides like IrO 2 and RuO 2 are effective OER catalysts, their high cost and unsatisfactory stability limit large‐scale applications. High‐entropy layered double hydroxides (HE‐LDHs) offer a promising alternative by enabling multi‐metallic site tuning and entropy‐driven phase stabilization. Herein, VCoNiCuZn and MoCoNiCuZn HE‐LDHs respectively modulated by high‐valence V 4+ /V 5+ and Mo 6+ are hydrothermally synthesized on Ni foam. The MoCoNiCuZn HE‐LDH achieved an overpotential of 186 mV at 10 mA cm −2 , which is significantly lower than that of 306 mV obtained from CoNiCuZn LDH. The strong M‐O covalency induced by high‐valence metals facilitates charge redistribution and d ‐ p orbital overlap, activating lattice oxygen and promoting the lattice oxygen mechanism (LOM). The resulting OER performance surpasses most reported multi‐principal element materials and rivals noble‐metal‐doped LDHs. Moreover, high‐entropy stabilization presents excellent structural durability and long‐term electrochemical stability, highlighting the promise of noble‐metal‐free HE‐LDHs for water splitting.
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