High-Entropy Alloys as Catalysts for the CO₂ and CO Reduction Reactions: Experimental Realization

Abstract

The high entropy alloy (HEA) nanoparticles have been prepared using cast cum cryo-milling process. In which, the Au, Ag, Pd, Pt and Cu (99.9 at. % pure, Alfa Aesar, USA) melted under argon environment to synthesize cast HEAs and afterwardcast HEA have been milled in cryomill for 6 hours. The detailed synthesis process can be found elsewhere. 1 The cryomilled powder (HEA nanoparticles) has been characterizedin order tothe crystalline phase, size, chemical homogeneity, composition, and catalyst activity. The X-ray diffraction recorded using Panalytical empyrean ( max =1.54056 A),and size of nanoparticles have been estimated using Transmission electron microscope (FEI, Technai G 2 , UT 20 operated at 200

Electrocatalysis as the Nexus for Sustainable Renewable Energy: The Gordian Knot of Activity, Stability, and Selectivity

“…[67] HEAs have also been reported to efficiently catalyze the OER, [68] the HER, [69] as well as electrochemical reduction of CO and CO 2 . [70,71] For electrochemical CO 2 reduction, the prospect of tuning the surface reactivity of HEAs by changing their composition makes it possible to tailor the surface sites optimized for specific products. A HEA comprising AuAgPtPdCu was reported to achieve CO 2 conversion into gaseous hydrocarbons, including CH 4 and C 2 H 4 , with a high faradaic efficiency close to 100 % ( Figure 6), and it was attributed to a reversal in the adsorption trends of two intermediates, *OCH 3 and *O, out of eight possible intermediates, compared to the their adsorption on a Cu(111) surface.…”

“…A HEA comprising AuAgPtPdCu was reported to achieve CO 2 conversion into gaseous hydrocarbons, including CH 4 and C 2 H 4 , with a high faradaic efficiency close to 100 % ( Figure 6), and it was attributed to a reversal in the adsorption trends of two intermediates, *OCH 3 and *O, out of eight possible intermediates, compared to the their adsorption on a Cu(111) surface. [71] The emergence of HEA seems to fulfil the concept of a designer surface envisioned by Bockris and Minevski, where different patches of a multielement surface are optimized to catalyze specific steps in a complex reaction mechanism involving many intermediates. [72] With each atom surrounded by at least four other dissimilar atoms in its close vicinity, the unique electrocatalytic properties of HEAs are attributed to the unique interactions of the neighburing elements, and their ability to act concertedly in an interdependent manner.…”

Elektrokatalyse als Nexus für nachhaltige erneuerbare Energien – der gordische Knoten aus Aktivität, Stabilität und Selektivität

“…[67] Es wurde auch berichtet, dass HEA effizient die OER, [68] die HER [69] wie auch die elektrochemische Reduktion von CO und CO 2 katalysieren. [70,71] Für die elektrochemische CO 2 -Reduktion ermçglicht die Aussicht, die Oberflächenreaktivität der HEA durch ¾nderung ihrer Zusammensetzung zu optimieren, für bestimmte Produkte optimierte Oberflächenzentren maßzuschneidern. Es wurde berichtet, dass eine AuAgPtPdCu-HEA die Umwandlung von CO 2 in gasfçrmige Kohlenwasserstoffe einschließlich CH 4 und C 2 H 4 mit einer hohen faradayschen Effizienz nahe 100 % ermçglicht (Abbildung 6), was auf eine Umkehrung der Adsorptionstrends von zwei (*OCH 3 und *O) aus acht mçglichen Zwischenprodukten gegenüber den Trends bei ihrer Adsorption auf einer Cu(111)-Oberfläche zurückgeführt wurde.…”

“…Es wurde berichtet, dass eine AuAgPtPdCu-HEA die Umwandlung von CO 2 in gasfçrmige Kohlenwasserstoffe einschließlich CH 4 und C 2 H 4 mit einer hohen faradayschen Effizienz nahe 100 % ermçglicht (Abbildung 6), was auf eine Umkehrung der Adsorptionstrends von zwei (*OCH 3 und *O) aus acht mçglichen Zwischenprodukten gegenüber den Trends bei ihrer Adsorption auf einer Cu(111)-Oberfläche zurückgeführt wurde. [71] HEA scheinen das Konzept einer Designeroberfläche zu erfüllen, wie sie sich Bockris und Minevski vorgestellt haben, bei der verschiedene Bereiche einer Multielementoberfläche optimiert werden, um spezifische Schritte in einem komplexen Reaktionsmechanismus zu katalysieren, an dem viele Intermediate beteiligt sind. [72] Da jedes Atom von mindestens vier weiteren unähnlichen Atomen in seiner unmittelbaren Umgebung umgeben ist, werden die ungewçhnlichen elektrokatalytischen Eigenschaften der HEA den einzigartigen Wechselwirkungen der benachbarten Elemente sowie ihrer Fähigkeit, konzertiert und in einer voneinander abhängigen Weise zu agieren, zugeschrieben.…”

Fast Site-to-site Electron Transfer of High-entropy Alloy Nanocatalyst Driving Redox Electrocatalysis

“…13,[26][27][28][29][30] However, the traditional method mainly produce bulk HEAs rather than nanostructures. 26,[31][32][33][34] Moreover, the preparation of uniform nanostructured HEAs with small size (< 10 nm) currently requires speci c equipment (fast heating/cooling rate, ~10 5 K per second), high temperature (~2000 kelvin), and high temperature resistant and conductive substrate (carbon nano ber), such as carbon-thermal shock method. 35 In this work, we synthesized the small size (~3.…”