Octahedral Nanocrystals of Ru‐Doped PtFeNiCuW/CNTs High‐Entropy Alloy: High Performance Toward pH‐Universal Hydrogen Evolution Reaction

材料科学 合金 纳米晶 八面体 兴奋剂 高熵合金 化学工程 纳米技术 无机化学 冶金 结晶学 晶体结构 光电子学 有机化学 化学 工程类
作者
Chaohui Wang,Jun Zhang,Kanghua Miao,Mairui Long,Siyuan Lai,Shijun Zhao,Xiongwu Kang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (33): e2400433-e2400433 被引量:78
标识
DOI:10.1002/adma.202400433
摘要

Integrating high-entropy philosophy and nanocrystal-specific orientation into a single catalyst represents a promising strategy in development of high-performance catalysts. Nonetheless, shape-controlled synthesis of high-entropy alloy (HEA) nanocrystals is challenging owing to the distinct redox potentials and growth dynamics of metal elements. Herein, a one-pot co-reduction method is developed to fabricate ruthenium (Ru)-doped PtFeNiCuW octahedral HEA nanocrystals onto carbon nanotubes (Ru-PtFeNiCuW/CNTs). It is demonstrated that Ru dopants and W(CO)6 promote the concurrent reduction and growth of other metal precursors to obtain higher yield and larger size of HEA nanocrystals, despite low Ru content in Ru-PtFeNiCuW/CNTs. As an electrocatalyst toward hydrogen evolution reaction (HER), Ru-PtFeNiCuW/CNTs exhibits low overpotentials of 9, 16, and 34 mV at a current density of 10 mA cm-2 and Tafel slopes of 19.2, 27.9, and 23.1 mV dec-1 in acidic, alkaline, and neutral electrolytes, respectively. As a cathodic catalyst, Ru-PtFeNiCuW/CNTs operates for up to 1500 and 1200 h in acidic and alkaline electrolyte, respectively, at a current density of 50 mA cm-2 in a two-electrode system for full water splitting. Theoretical calculations reveal accelerated kinetics of H2O dissociation on W sites and *H desorption on hollow Cu-Cu-Cu and Cu-Cu-Pt sites.
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