Two Birds with One Stone: Contemporaneously Enhancing OER Catalytic Activity and Stability for Dual‐Phase Medium‐Entropy Metal Sulfides

过电位 催化作用 材料科学 硫化物 化学工程 过渡金属 金属 密度泛函理论 纳米技术 析氧 化学物理 化学 计算化学 物理化学 电化学 冶金 电极 有机化学 工程类
作者
Fengqi Li,Hao Wu,Shaochen Lv,Yujie Ma,Biao Wang,Yilun Ren,Cong Wang,Yuxuan Shi,Hurong Ji,Jian Gu,Shaochun Tang,Xiangkang Meng
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (11) 被引量:16
标识
DOI:10.1002/smll.202309025
摘要

Abstract Transition metal‐based sulfides exhibit remarkable potential as electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) due to the unique intrinsic structure and physicochemical characteristics. Nevertheless, currently available sulfide catalysts based on transition metals face a bottleneck in large‐scale commercial applications owing to their unsatisfactory stability. Here, the first fabrication of (FeCoNiMn 2 )S 2 dual‐phase medium‐entropy metal sulfide (dp‐MEMS) is successfully achieved, which demonstrated the expected optimization of stability in the OER process. Benefiting from the “cell wall” ‐like structure and the synergistic effect in medium‐entropy systems, (FeCoNiMn 2 )S 2 dp‐MEMS delivers an exceptionally low overpotential of 169 and 232 mV at current densities of 10 and 100 mA cm −2 , respectively. The enhancement mechanism of catalytic activity and stability is further validated by density functional theory (DFT) calculations. Additionally, the rechargeable Zn–air batteries integrated with FeCoNiMn 2 )S 2 dp‐MEMS exhibit remarkable performance outperforming the commercial catalyst (Pt/C+RuO 2 ). This work demonstrates that the dual‐phase medium‐entropy metal sulfide‐based catalysts have the potential to provide a greater application value for OER and related energy conversion systems.
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