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电化学水分解产H2是获得H能源的重要途径。高熵化合物具有多种金属元素,催化性能可调范围广。二维结构具有较大的表面积和较多的位点,有利于化学反应的快速进行。本文研究二维高熵金属磷硫化物催化HER的性能。
作者采用固相反应法成功制备约4层的二维金属磷硫化物,包含Co、V、Mn、Ni、Zn金属元素。对比不同组分的电化学性能发现Co0.6(VMnNiZn)0.4PS3结构的HER过电位最低,仅为65.9mV,其交换电流密度最高。通过变温动力学分析得到Co0.6(VMnNiZn)0.4PS3结构具有最多的反应位点,得益于高熵组分。XPS结果证实了该结构在反应过程中的稳定性。
DFT计算自由能结果表明元素替换后P位点的HER反应能垒最低,仅为0.09eV,得益于P-S间的电荷转移。H2O分解最容易在Mn位点发生,能垒为0.69eV。
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