第十四届全国表面工程大会

459 / 2023-02-06 19:07:04

基于理论计算的“晶体-非晶”纳米双相合金的构效关系

材料设计,功能薄膜

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化石燃料的过度消耗导致了不可再生能源的短缺与环境的污染，因此寻找清洁和可再生的能源替代品是目前全球范围内能源问题研究的首要目标。氢能因可再生和环保等特点，已开始逐步取代化石燃料，被认为是理想的清洁能源载体。虽然铂基催化剂广泛用于析氢反应，然而因成本等因素导致其应用仍受到限制。当前，生产低成本且高性能的新型析氢催化剂是能源领域研究的核心问题。

新型纳米结构合金设计为解决上述问题提供了有效方案。一方面，在晶态合金设计上，多元合金的晶体结构所表现出的局部化学不均匀性、短程有序和严重的晶格畸变，为提高体系的析氢催化性能提供了结构基础。另一方面，非晶合金也展现出了结构优势。与晶体结构相比，非晶结构具有大量的活性位点，且其发生析氢反应的能垒更低，具有优异的催化活性。可以预测，如果多主元晶体相与非晶相的结构尺寸达到纳米极限（超纳，<10 nm），超高密度的晶体-非晶界面将提供超高密度活性位点，再基于晶相和非晶两相本身的优势，此“晶体-非晶” 双相纳米合金将有潜力获得前所未有的析氢催化活性，为开发新一代高性能析氢催化剂提供了重要的理论基础和指导方向。