进入纳米白金时代：第一种由六种铂族金属制成的高熵合金

时间：2022-05-02 11:25:05 来源：

研究人员通过将PGM-HEA应用于电化学乙醇氧化反应，证明了其实用性。

从青铜时代开始，金属合金改变了文明。最新的合金迭代是纳米级高熵合金或HEA。在《美国化学学会杂志》上，京都大学的研究人员与日本各地的多家机构合作，报道了有史以来首个由全部六种铂族金属组成的HEA，称为PGM-HEA，并显示出它以电化学方式催化乙醇氧化反应，具有前所未有的优势。效率。

HEA是一个相对较新的结构，仅在2004年首次报告。它们具有非凡的结构和功能特性，但由于它们的最新特性，尚未得到开发。

灌输这些独特功能的因素之一就是它们的成分。尽管像黄铜这样的简单合金只能由两种金属制成，但HEA必须在接近等原子浓度的条件下至少包含五种元素。结果是较高的熵，因此具有吸引力，但仅具有理论上确定的属性。

另一方面，化学家对PGM的掌握要好得多，PGM用于制造25％的所有商品。尽管六个元素都在同一组中，但是每个元素都可以催化独特的反应，并且将它们混合在一起时，可以为反应提供一个吸附点。

实际上，为了测试其实用性，PGM-HEA被用于电化学乙醇氧化反应，该反应用于从智能手机到叉车的便携式电源应用。EOR中发生的电子转移过程很复杂，并且受益于各种吸附位点，而传统的催化剂却无法提供这种吸附位点。

与这些简单的催化剂相比，X射线光电子能谱显示，每种元素都在PGM-HEA的表面上，为反应提供了多种吸附位点。证实了这种结构的重要性，PGM-HEA的性能优于所有测试的商业催化剂。

为了理解六个PGM元素中每个元素的重要性，制作了具有3-5个PGM的可比结构。实验表明，所有六个PGM都是至关重要的，因为PGM-HEA会导致单个元素产生协同效应，这是由于电子转移过程中吸附位点的最佳表面构型所致。

更高的催化性能可以为提高燃油效率提供新的策略。

参考：吴东双，草田昌平，山本智和，山本孝明，松村昭昭，川口昌吾，久保田佳树和北川博史，“铂族金属高熵合金纳米粒子”，2020年7月29日，美国化学学会杂志。DOI ：
10.1021 / jacs.0c04807

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