РОЗРОБКА ТА ТЕРМОДИНАМІЧНА ОЦІНКА БАГАТОКОМПОНЕНТНОГО ВИСОКОЕНТРОПНОГО СПЛАВНОГО КАТАЛІЗАТОРА Al-Ni-Co-Fe-Cu-Mn В УМОВАХ ТЕРМОХІМІЧНОГО ПРЕССУВАННЯ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(52)2025.330532

Ключові слова:

високоентропійні сплави, конфігураційна ентропія, кристалічні структури, каталітичний потенціал, термохімічна стійкість, Al-Ni-Co-Fe-Cu-Mn

Анотація

Високоентропійні сплави (ВЕС) це багатокомпонентні матеріали, що містять п’ять або більше елементів у близьких до еквіатомних чи ретельно підібраних співвідношеннях. Використовуючи високу конфігураційну ентропію, ВЕС стабілізують прості кристалічні структури, такі як гранецентрована кубічна (ГЦК) або об’ємноцентрована кубічна (ОЦК), що забезпечує виняткові властивості: високу механічну міцність, стійкість до окислення при високих температурах і природний каталітичний потенціал. Ці якості роблять ВЕС ідеальними для інноваційних застосувань. Композиційна гнучкість систем, таких як Al-Ni-Co-Fe-Cu-Mn, дозволяє точно налаштовувати мікроструктуру та поверхневі характеристики, сприяючи створенню стійких активних центрів у термохімічних умовах. Наявні дослідження у області матеріалознавства, підтверджують їх перевагу над традиційними матеріалами. Це дослідження зосереджене на розробці та термодинамічній оцінці ВЕС з метою використання у процесах каталітичного відновлення газових фаз. Мета розвитку каталітичних матеріалів у напрямку ВЕС супроводжується необхідністю отримання альтернативи наявним високовартісним платиновим каталізаторам. У дослідженні розглядаються 4 системи різного складу, та порівнюються їх термодинамічні властивості.

Посилання

Hongdong, L., Yi, H., Zhao, H., & ін. (2020). Fast site-to-site electron transfer of high-entropy alloy nanocatalyst driving redox electrocatalysis. Nature Communications, 11, 5196. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19277-9

Dhakar, S., Sharma, A., Katiyar, N. K., & ін. (2023). Utilization of structural high entropy alloy for CO oxidation to CO2. Inorganic Chemistry Communications, 158 (Частина 1), 111492. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111492

Mori, K., Hashimoto, N., Kamiuchi, N., & ін. (2021). Hydrogen spillover-driven synthesis of high-entropy alloy nanoparticles as a robust catalyst for CO2 hydrogenation. Nature Communica-tions, 12, 4180. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24228-z

Odetola, P. I., Babalola, B. J., Afolabi, A. E., & ін. (2024). Exploring high entropy alloys: A re-view on thermodynamic design and computational modeling strategies for advanced materials ap-plications. Heliyon, 10(22), e39660. https://doi.org/10.1016/

j.heliyon.2024.e39660

Minnuo Gas. (2024). Coke oven gas purification. https://minnuogas.com/air_separation_plant/coke-oven-gas-purification/

Qiu, H.-J., Fang, G., Wen, Y., & ін. (2019). Nanoporous high-entropy alloys for highly stable and efficient catalysts. Journal of Materials Chemistry A, 7(11), 10338–10346. https://doi.org/10.1039/C9TA00505F

Sereda, B. P., Bielokon, K. V., Bielokon, Yu. O., & others. (2018). Model of the mechanism of catalytic reactions of carbon monoxide glycolysis. Bulletin of the National University "Lviv Poly-technic". Series: Chemistry, Technologies of Substances and Their Applications, (1(38)), 129–137. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(38)2018.129017

Yue, X., Shuhui, L., Yayang, Q., & ін. (2020). High-entropy alloys as a platform for catalysis: Progress, challenges, and opportunities. ACS Catalysis, 10(17), 9738–9768. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03617

Sun, Y., & Dai, S. (2021). High-entropy materials for catalysis: A new frontier. Science Advances, 7(20), eabg1600. https://doi.org/10.1126/sciadv.abg1600

Hongdong L., Yi H., Zhao H. et al. Fast site-to-site electron transfer of high-entropy alloy nano-catalyst driving redox electrocatalysis. Nature Communications. 2020. Vol. 11. Article 5196. DOI: 10.1038/s41467-020-19277-9.

Dhakar S., Sharma A., Katiyar N. K. et al. Utilization of structural high entropy alloy for CO oxi-dation to CO2. Inorganic Chemistry Communications. 2023. Vol. 158, part 1. Article 111492. DOI: 10.1016/j.inoche.2023.111492.

Mori K., Hashimoto N., Kamiuchi N. et al. Hydrogen spillover-driven synthesis of high-entropy alloy nanoparticles as a robust catalyst for CO2 hydrogenation. Nature Communications. 2021. Vol. 12. Article 4180. DOI: 10.1038/s41467-021-24228-z.

Odetola P. I., Babalola B. J., Afolabi A. E. et al. Exploring high entropy alloys: A review on thermodynamic design and computational modeling strategies for advanced materials applications. Heliyon. 2024. Vol. 10, iss. 22. Article e39660. DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e39660.

Coke oven gas purification. Minnuo Gas. 2024. URL: https://minnuogas.com/air_separation_plant/coke-oven-gas-purification/

Qiu H.-J., Fang G., Wen Y. et al. Nanoporous high-entropy alloys for highly stable and efficient catalysts. Journal of Materials Chemistry A. 2019. Vol. 7, iss. 11. P. 10338–10346. DOI: 10.1039/C9TA00505F.

Середа Б. П., Бєлоконь К. В., Бєлоконь Ю. О., Кругляк І. В. Модель механізму каталітичних реакцій гліколізу оксиду вуглецю. Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Серія: Хімія, технології речовин та їх застосування. 2018. № 1(38). С. 129–137. DOI: 10.31319/2519-8106.1(38)2018.129017.

Yue Xin, Shuhui Li, Yayang Qian et al. High-entropy alloys as a platform for catalysis: progress, challenges, and opportunities. ACS Catalysis. 2020. Vol. 10, iss. 17. P. 9738–9768. DOI: 10.1021/acscatal.0c03617.

Sun Y., Dai S. High-entropy materials for catalysis: A new frontier. Science Advances. 2021. Vol. 7, iss. 20. Article eabg1600. DOI: 10.1126/sciadv.abg1600.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-10

Номер

№ 1(52) (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).