Простой синтез и исследование наночастиц сплава FeCoNiPt с различным содержанием Pt для электрокатализа

В этой работе представле простой синтез наночастиц (NPs) сплава FeCoNiPt с регулируемым содержанием платины (10–30 ат.%). NPs были получены мотодоа твердофазной реакции, с использованием ацетилацетонатных металлических прекурсоров. Структурные хисследования (TEM, HRTEM, STEM-EDS и XRD) показывают, что полученные NPs FeCoNiPt имеют однородную морфологию со средним диаметром 3–7 нм и кристаллизуются в однофазном гранецентрированном кубическом твердом растворе. Увеличение содержания Pt приводит к увеличению параметра решетки и увеличению размера кристаллитов, что согласуется с большим атомным радиусом Pt. Элементные данные STEM-EDS подтверждают однородное включение Fe, Co, Ni и Pt в отдельные наночастицы, демонстрируя формирование многокомпонентного сплава. Данное исследование показало, что регулирование содержания Pt в многокомпонентных сплавах FeCoNiPt позволяет модулировать электронную структуру d-зоны. Предложенный подход синтеза являяется экономически эффективным и масштабируемыи, открывая перспективный путь для разработки оптимизированных по содержанию Pt электрокатализаторов.

1. Tran D.T., Tran P.K.L., Malhotra D., Nguyen T.H., Duong N.T.A., Kim N.M., Le J.H. Current status of developed electrocatalysts for water splitting technologies: from experimental to industrial perspective. Nano Convergence, 2025, 12, P. 9.

2. Tahir M., Pan L., Idrees F., Zhang X., Wang L., Zou J.J., Wang Z.L. Electrocatalytic oxygen evolution reaction for energy conversion and storage: A comprehensive review. Nano Energy, 2017, 37, P. 136–157.

3. Zaman S., Huang L., Douka A.I., Yang H., You B., Xia B.Y. Oxygen reduction electrocatalysts toward practical fuel cells: progress and perspectives. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, P. 17832–17852.

4. Xiao B., Liu J., Fang J., Zeng J., Liu K., Feng S., Chen J., Lu X.F. Electrospun noble metal-based nanofibers for water electrolysis. Mater. Chem. Front., 2025, 9, P. 3125–3138.

5. Wang H., Chen Z.N., Wu D., Cao M., Sun F., Zhang H., You H., Zhuang W., Cao R. Significantly enhanced overall water splitting performance by partial oxidation of Ir through Au modification in core–shell alloy structure. J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, P. 4639–4645.

6. Reier T., Pawolek Z., Cherevko S., Bruns M., Jones T., Teschner D., Selve S., Bergmann A., Nong H.N., Schlogl R. Molecular insight in structure ¨ and activity of highly efficient, Low-Ir Ir–Ni oxide catalysts for electrochemical water splitting (OER). Am. Chem. Soc., 2015, 137, P. 13031– 13040.

7. Chen H., Guan C., Feng H. Pt-based high-entropy alloy nanoparticles as bifunctional electrocatalysts for hydrogen and oxygen evolution. ACS Appl. Nano Mater., 2022, 5, P. 9810–9817.

8. Feng G., Ning F., Song J., Shang H., Zhang K., Ding Z., Gao P., Chu W., Xia D., Sub-2 nm ultrasmall high-entropy alloy nanoparticles for extremely superior electrocatalytic hydrogen evolution. J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, P. 17117–17127.

9. Guo C., Jiao Y., Zheng Y.. Luo J., Davey K., Qiao S.-Z. Intermediate modulation on noble metal hybridized to 2D metal-organic framework for accelerated water electrocatalysis. Chem., 2019, 5, P. 2429–2441.

10. Jin Z., Lv J., Jia H., Liu W., Li H., Chen Z., Lin X., Xie G., Liu X., Sun S. Nanoporous Al–Ni–Co–Ir–Mo high-entropy alloy for record-high water splitting activity in acidic environments. Small, 2019, 15, P. 1904180.

11. Chuluunbat E., Nguyen A.N., Omelianovych O., Szaniel A., Larina L.L., Choi H.S. Highly electrocatalytic activity of NixFey nanoporous for oxygen evolution reaction in water splitting. Int. J. Hydrog. Energy, 2024, 71, P. 102–109.

12. Lee G., Nguyen N.A., Nguyen V.T, Larina L.L., Chuluunbat E., Park E., Kim J., Choi, H.S. Keidar M. High entropy alloy electrocatalyst synthesized using plasma ionic liquid reduction. J. Solid State Chem., 2022, 314, P. 123388.

13. Nguyen V.T., Lee G.J., Ngo Q.T., Omelianovych O., Nguyen N.A., Trinh V.H., Choi H.S., Mnoyan A., Lee K., Larina L.L., Chen G. Robust carbonencapsulated Ni nanoparticles as high-performance electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction in highly acidic media. Electrochimica Acta, 2021, 398, P. 139332.

14. Ngo Q.T., Omelianovych O., Nguyen V.T., Ahn B.T., Lee K.B., Lee G.J., Larina L.L., Choi H.S. An Economically sustainable NiC catalyst in a solar-to-hydrogen device employing a CIGS submodule. J. Mater. Chem. A, 2021, 9, P. 23828–23840.

15. Meng C., Wang X., Li Z.,Wu C., Chang L., Liu R., Pei W. Synthesis of FeCoNiCuPt high-entropy alloy nanoparticle electrocatalysts with various Pt contents by a solid-state reaction method. Materials Advances, 2024, 5, P. 719–729.

16. Chen H., Guan C., Feng H., Pt-based high-entropy alloy nanoparticles as bifunctional electrocatalysts for hydrogen and oxygen evolution. ACS Appl. Nano Mater., 2022, 5, P. 9810–9817.