Short‐Range Diffusion Enables General Synthesis of Medium‐Entropy Alloy Aerogels

材料科学 格式化 甲醇 合金 化学工程 催化作用 阳极 傅里叶变换红外光谱 金属 电解 无机化学 电极 电解质 物理化学 有机化学 冶金 化学 工程类
作者
Guanghui Han,Menggang Li,Hu Liu,Weiyu Zhang,Lin He,Fenyang Tian,Yequn Liu,Yongsheng Yu,Weiwei Yang,Shaojun Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (30) 被引量:144
标识
DOI:10.1002/adma.202202943
摘要

Medium-entropy alloy aerogels (MEAAs) with the advantages of both multimetallic alloys and aerogels are promising new materials in catalytic applications. However, limited by the immiscible behavior of different metals, achieving single-phase MEAAs is still a grand challenge. Herein, a general strategy for preparing ultralight 3D porous MEAAs with the lowest density of 39.3 mg cm-3 among the metal materials is reported, through combining auto-combustion and subsequent low-temperature reduction procedures. The homogenous mixing of precursors at the ionic level makes the short-range diffusion of metal atoms possible to drive the formation of single-phase MEAAs. As a proof of concept in catalysis, as-synthesized Ni50 Co15 Fe30 Cu5 MEAAs exhibit a high mass activity of 1.62 A mg-1 and specific activity of 132.24 mA cm-2 toward methanol oxidation reactions, much higher than those of the low-entropy counterparts. In situ Fourier transform infrared and NMR spectroscopies reveal that MEAAs can enable highly selective conversion of methanol to formate. Most importantly, a methanol-oxidation-assisted MEAAs-based water electrolyzer can achieve a low cell voltage of 1.476 V at 10 mA cm-2 for making value-added formate at the anode and H2 at the cathode, 173 mV lower than that of traditional alkaline water electrolyzers.
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