顆粒在線訊：磁性催化劑在電催化析氫和析氧方面具有重要應(yīng)用前景，尤其是在堿性電解質(zhì)中，含Ni、Co、Fe等磁性元素的催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、穩(wěn)定性和價格優(yōu)勢。中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所非晶合金磁電功能特性研究團隊，前期以Al-Ni-Co-Mn-Y-Au非晶合金為前驅(qū)體，通過去合金化方法，研制出具有高活性的Ni-Co-Mn-Y-Au納米多孔析氫催化劑，電催化活性達到70mV @10mA/cm2，塔菲爾斜率為39mV/dec【J. Mater. Chem. A 8, 3246 (2020)】；進一步通過成分調(diào)控，制備出納米晶/非晶復合前驅(qū)體，去合金化制備的Ni-Co-Mn-Y-Au納米多孔催化劑性能達到24 mV @10mA/cm2，塔菲爾斜率為43 mV/dec【J. Alloys Compounds 880, 160548 (2021)】。然而，這類磁性催化劑往往包含多種元素，如果按照每個元素成分變化1%，對于三元成分則存在106種可能成分，如果每天可以篩選10個成分，大約需要105天才可能完全確定最優(yōu)化的催化劑成分。因此，亟需發(fā)展多組元催化劑的快速制備和篩選方法。

　　近日，該團隊研究人員提出一種高通量快速篩選優(yōu)異催化劑的方法。他們使用多靶磁控濺射方法制備出具有一定成分梯度的Ni-Co-Ti和Ni-Fe-Au三元合金薄膜，并提出利用氣泡高通量并行篩選方法，篩選出具有高濃度氣泡（反應(yīng)活性）的催化劑成分。在3-5天內(nèi)可以在巨大的成分空間范圍內(nèi)，快速篩選出具有高本征催化活性的三元催化劑材料，整體篩選效率比傳統(tǒng)試錯式方法提高了10000多倍。該方法具有廣泛的適用性，不但適用于篩選析氫催化劑，還可以用于篩選析氧催化劑；不僅可以用于三元合金，通過調(diào)整靶材和濺射參數(shù)，實現(xiàn)更多組元催化劑的快速篩選，而且對提高催化材料的開發(fā)速度和效率有著至關(guān)重要的意義。相關(guān)成果以Combinatorial High-throughput Methods for Designing Hydrogen Evolution Reaction Catalysts為題發(fā)表在ACS Catalysis上。

　　研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、浙江省自然科學基金、 寧波市2025科技創(chuàng)新項目等項目的資助。

高通量合金薄膜制備和高通量并行氣泡篩選方法示意圖和NiCoTi三元催化劑結(jié)果