Pyrite High-Entropy Sulfides for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis and High-Performance Zinc-Air Batteries
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High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Zinc-air batteries are limited by sluggish, reversible oxygen electrocatalysis at the air cathode. High-entropy sulfides (HESs) are introduced as bifunctional oxygen catalysts, leveraging multication disorder to create robust, tunable active sites. Three pyrite-type, single-phase compositions: HES-TM [(FeNiCoCrMn)S 2 ], HES-CuTi [(FeNiCoCuTi)S 2 ], and HES-Co0.4 [(FeNiCo 0.4 CrMn)S 2 ], exhibit homogeneous elemental distributions and nanoscale particles. Among them, HES-TM delivers the strongest overall bifunctionality (0.94 V), combining lower OER overpotential with more favorable ORR polarization. Koutecký-Levich analysis indicates mixed pathways consistent with partially four-electron ORR. XPS reveals predominantly Co 3+ with mixed Ni and Fe valence, while HES-TM shows a higher sulfide (S 2 2– ) fraction with a thin SO x surface layer, signatures of stronger metal–sulfur coordination, and optimized *OH/*OOH binding. Despite higher conductivity in HES-CuTi, activity trends confirm that active-site chemistry, not conductivity alone, governs performance. In full zinc-air cells, HES-TM reduces the charge–discharge voltage gap and enhances power and energy delivery, consistent with its low bifunctional index. These results position disorder-engineered pyrite HESs as cost-effective, scalable cathodes and provide design rules that link surface sulfur chemistry and mixed metal valence to reversible oxygen electrocatalysis.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Pyrite High-Entropy Sulfides for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis and High-Performance Zinc-Air Batteries
- Date Crossref
- 19/02/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Middle East Technical University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Department of Metallurgical and Materials Engineering pays non établi dans la noticeInstitution
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Energy Storage Materials and Devices Research Center (ENDAM) pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Middle East Technical University, Department of Metallurgical and Materials Engineering et Energy Storage Materials and Devices Research Center (ENDAM).
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