高熵合金催化剂—吸附能的线性关系

高温合金的发展为设计新的、性能可调的催化剂材料提供了崭新的机遇。借助于其异质表面化学性质，高温合金可同时激活不同的化学反应，将构成催化和能源应用的范式转变。同时，高温合金的成分丰富，也可以实现催化剂活性、选择性和稳定性的优化。作为催化反应的重要一步，高温合金表面上原子和分子的吸附能在前面得到了广泛研究，如基于密度泛函理论的理论计算和机器学习方法等，但迄今研究还不够清楚。更重要的是，金属表面原子和分子的吸附能存在线性关系，而采取策略打破这种关系是当前催化领域的一个研究热点。

来自美国能源部国家能源技术实验室的Wissam A. Saidi研究了含氢分子*AHx （A为C或N时，x = 0, 1, 2, 3；A为S时，x = 0, 1, 2；A为O时，x = 0, 1）在高熵合金CoMoFeNiCu表面上吸附能性质。作者使用基于特定吸附质和特定位点的深度学习模型，计算得到了*A和*AHx 的吸附能。研究发现，只有当二者的吸附位点具有相同的对称性时，吸附能才呈现出线性关联，这和纯净金属表面普遍存在的线性关系有着明显的区别。进一步的研究表明，所有吸附构型的平均吸附能之间存在一种局部的线性关系，与吸附位点的对称性无关。虽然这是一种弱形式的线性关联，但仍然会阻碍多步反应的完全优化。局部线性关联的出现需要满足（1）近视原理和（2）吸附能在平均值附近集中分布两个条件。近视原理对于所有电子系统普遍成立，而第二个条件仅适用于高熵合金中含有较强反应活性组分的情形。对于贵金属组分的AgAuCuPdPt高熵合金表面，平均吸附能则并不出现局部线性关联。该研究指出，合金并不总是能够打破线性关系，这为高熵合金在催化领域的应用提高了理论指导。

该文近期发表于npj Computational Materials 8：86(2022)，英文标题与摘要如下，点击左下角“阅读原文”可以自由获取论文PDF。

转自：“知社学术圈”微信公众号

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