Triggering Intrinsic Electrochemical Hydrogen Evolution Activity within Heusler Alloys via Electronegativity‐Induced Charge Rearrangement

过电位 材料科学 电负性 电催化剂 合金 电化学 化学物理 催化作用 纳米技术 化学工程 物理化学 电极 化学 冶金 工程类 生物化学 有机化学
作者
Tianchen Jin,Shijie Shen,Aijiao Xu,Jiaqi Pan,Guosheng Zhou,Wenwu Zhong
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (14): e2500667-e2500667 被引量:18
标识
DOI:10.1002/smll.202500667
摘要

Abstract Heusler alloys have gradually attracted extensive research interests in the electrochemical hydrogen evolution reaction (HER) due to their unique structural features. However, the inherent half‐metallic characteristics of them impede their application. Therefore, reasonable tuning the electronic structure of Heusler alloy catalysts is crucial for enhancing their catalytic activity. Here, we modulated the Fe 2 MnSi Heusler alloy by precisely substituting Mn with Ru using arc melting and prepared Fe 2 Mn x Ru 1‐ x Si materials with enhanced HER properties. The incorporation of highly electronegative Ru introduces substantial electronegativity gradients among the metals, prompting a pronounced Ru‐induced electron enrichment effect that facilitates significant charge redistribution. This electronic modulation enhances conductivity and fine‐tunes the d‐band center, ultimately optimizing the hydrogen adsorption energy barrier at the Si active site. As a result, the overpotential at a current density of 10 mA cm −2 is significantly reduced from 525 mV to 19 mV under acidic conditions. This work provides insights into the design of highly efficient HER electrocatalysts and expands the potential applications of Heusler alloys in electrocatalysis.
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