【摘 要】
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在电催化研究中,高熵合金是一类明星材料.相比于传统低熵化合物,高熵合金通过提升材料的活性位点多样性,在催化活性层面,能够带来两个明显的优势效应.一是所谓的”鸡尾酒效应”,即反应位点的相互组合能够调和出极优化的位点;二是线性标度关系的打破效应,是指由于反应中间体的化学性质差异以及可能的吸附物表面迁移,使得各个中间体键合在不同的反应位点,从而打破线性标度关系.但是,这两个效应的定量却较为复杂,一个重要
【机 构】
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中国科学院福建物质结构研究所,结构化学国家重点实验室,中科院功能纳米结构与组装重点实验室
【基金项目】
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supported by the Science Foundation of State Key Laboratory of Structural Chemistry （20210025）； the Science Foundation of Fujian Province （2021J01526）～～；
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在电催化研究中,高熵合金是一类明星材料.相比于传统低熵化合物,高熵合金通过提升材料的活性位点多样性,在催化活性层面,能够带来两个明显的优势效应.一是所谓的”鸡尾酒效应”,即反应位点的相互组合能够调和出极优化的位点;二是线性标度关系的打破效应,是指由于反应中间体的化学性质差异以及可能的吸附物表面迁移,使得各个中间体键合在不同的反应位点,从而打破线性标度关系.但是,这两个效应的定量却较为复杂,一个重要的原因,是其超出了当前电催化研究中常使用的,基于计算氢电极方法的电催化理论框架（ETF）的适用范围.ETF用单一吸附能来表示催化剂,也就是火山关系中的一个“点”,然而鸡尾酒效应,却导致吸附能以一个分布的形式存在;另外,线性标度关系打破效应甚至挑战了火山关系的存在性这一ETF的理论基础.这些问题促使科研人员考虑发展一个方法,在火山曲线上表示这两个效应,从而使得高熵合金电催化更适宜用ETF进行描述.本文从高熵合金催化剂上吸附能的分布入手.首先,根据以往的理论计算结果,以及吸附的特性,得出吸附能服从正态分布.在此基础上,利用正态分布的优良的数学特性推导得出,可使用平均吸附能和吸附能方差的简单代数加和形式,来表示高熵合金的上述两个效应.利用这套关系,便可简单地在电催化火山曲线上,像对于低熵/一元催化剂那样,继续使用一个“点”来描述高熵合金催化剂.鉴于方差和平均吸附能都是较容易计算的物理量,本文方法可以延续ETF的简洁性.由此,便可将ETF扩展至高熵合金电催化.
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