Highly efficient oxygen evolution reaction enabled by phosphorus-boron facilitating surface reconstruction of amorphous high-entropy materials

过电位 电催化剂 析氧 催化作用 无定形固体 材料科学 化学工程 电化学 无机化学 氧气 化学 物理化学 电极 结晶学 有机化学 工程类 生物化学
作者
Xinglong Li,Ziyun Zhang,Ming Shen,Zhiyuan Wang,Runguo Zheng,Hongyu Sun,Yanguo Liu,Dan Wang,Chunli Liu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:628: 242-251 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.08.068
摘要

Efficient, cost-effective and durable electrocatalysts are highly required to overcome the slow kinetics and high overpotential of oxygen evolution reaction (OER). Here we report a series of novel amorphous high-entropy borophosphate catalysts FeCoNiMBPOx (M = Mg, Al, Cr, Mn) prepared by a low-temperature reduction method. The leaching of boron and phosphorus accelerates the surface self-reconstruction of FeCoNiMnBPOx, and the subsequently formed high-oxidation-state metal-OOH species is beneficial to improve the catalyst performance. Moreover, the unique amorphous structure with abundant defects provides more active sites for OER. As a return, all the samples exhibit excellent OER activity and stability. Among them, FeCoNiMnBPOx with the highest conductivity and the largest electrochemical active surface area (ECSA) exhibits the best electrocatalytic performance, requiring only low overpotentials of 248 mV and 294 mV to reach current densities of 10 mA cm-2 and 100 mA cm-2, respectively. This sample also shows an exceptional durability for 50 h without a significant increase in potential, which is superior to that of the benchmark RuO2 electrocatalyst. The combination of the adsorbate evolution mechanism (AEM) and the lattice oxygen-mediated mechanism (LOM) are responsible for the excellent catalyst performance. This work provides new ideas for designing high-activity multiple-element catalysts.
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