本技术公开了一种复合材料及其制备方法与应用,所述复合材料包括CoP基底,所述CoP基底上形成有高熵氧化物,所述高熵氧化物由金属元素和非金属元素组成,其中,所述金属元素包括Fe、Co、Ni、Cu和Ce,所述非金属元素包括O。本发明所开发的以CoP为基底、融合了高熵氧化物及Cu、Ce等元素优化的复合材料,在电解水制氢等清洁能源转换领域展现出了显著的优势。该材料不仅具有卓越的电催化活性,能够在较低的过电位下实现高效的氢气析出,还兼备良好的耐腐蚀性和结构稳定性。这些特性使得该复合材料成为氢能经济发展中的一项极具潜力的技术解决方案,有望为清洁能源的广泛应用提供强有力的支撑。
背景技术
随着全球对节能减排和可持续发展议题的日益重视,氢能凭借其高能量转换效率及零排放的终端产物,被视为未来有望替代化石燃料、推动实现更绿色能源转型的关键途径之一。作为一种理想的清洁能源,氢能的开发利用对于促进环境友好型社会建设具有重要意义。水电解,特别是利用可再生能源产生的电力进行电解,是生产高纯度氢能的一种极具潜力的方法,它不仅能够减少对传统能源的依赖,还能有效整合可再生能源的间歇性。
然而,尽管贵金属催化剂在氢能制备领域长期占据主导地位,因其高效的催化活性而备受推崇,但其高昂的成本和相对较低的产物收率限制了其大规模商业化应用,成为氢能经济普及的一大障碍。鉴于此,科研人员正积极探索和开发包括磷化物、硼化物、金属氧化物以及金属氢氧化物在内的多种非贵金属或低成本替代催化剂,以期在保持或提升催化效率的同时,显著降低生产成本。
在这些替代催化剂体系中,多组分催化剂,特别是那些通过精细调控不同元素配比而制得的复合催化剂,展现出了超越单一过渡金属或传统二元合金催化剂的卓越催化性能。这一性能的提升主要归因于组分间的协同增效作用,该作用不仅显著增强了催化活性位点,还有效优化了材料的导电性能,从而极大地加速了电化学反应的进程。尤为值得一提的是,高熵合金(High-Entropy Alloy,简称HEA)作为一种新型的多主元合金材料,凭借其独特的高熵效应、缓慢扩散效应、晶格畸变效应以及“鸡尾酒”效应,在电化学领域展现出了非凡的性能潜力,为高性能催化剂的开发提供了全新的视角和可能性。
然而,尽管高熵合金催化剂在理论上具有诸多优势,但在实际应用中仍面临诸多挑战,如耐腐蚀性不足、性能随使用时间快速衰减等问题。因此,开发一种兼具优异电化学活性、卓越耐腐蚀性的新型复合材料,对于推动电化学催化领域的发展具有重要意义。
实现思路