Materials Today Energy: 催化剂用高熵合金的研究进展:合成、应用及展望
雨辰
近年来，高熵合金因其独特的微观结构、优异的热稳定性和对各种反应的催化活性，高熵合金（HEA）在电/热催化清洁能源转化的开发和应用中引起了极大的兴趣。近年来，人们对HEAs的合成和催化应用进行了大量的研究。探索新的HEA在清洁能源转换中的应用具有重要意义和紧迫性。
有鉴于此，中国科学技术大学陈维教授等人，综述了制备HEA的许多新颖的合成方法以及HEA在一些关键的清洁能源转化反应中的催化应用，包括HER，OER，ORR，CO2RR和NH3分解。
本文要点
1）讨论了HEA的合成方法和催化应用方面的最新进展。讨论了四种新的HEA合成策略，包括碳热冲击，快速移动床热解，电冲击和理论预测方法。重要的是，强调了计算辅助方法的重要性，例如DFT计算，高通量和机器学习，以发现和设计HEA。此外，重点关注HEAs在催化清洁能源转化反应领域的应用，包括析氢、析氧、氧还原、二氧化碳还原、氨分解等。此外，并从实验和理论两个方面对其在各种催化过程中的应用前景进行了深入的探讨。
2）高熵合金（HEA）作为新兴材料的一种，它包含近等原子百分比的五个或更多元素。但是，在出现HEA之前，传统的单组分金属和多组分（通常少于5种）金属合金在人类社会的发展和进步中起着至关重要的作用。作为组成元素随机混合并具有高构型熵的合金，HEA的概念最早由Cantor等和Yeh等于2004年提出并定义。高熵有利于增强具有多种结构的无规单相固溶体的形成和稳定性，例如面心立方（FCC），体心立方（BCC），六方密堆积（HCP）和斜方晶。此外，在形成HEA时，由于严重的晶格畸变，可以提高HEA的强度。对于催化能量转换反应来说，寻找优良的催化剂是一项艰巨的挑战。在过去的十年中，多种HEAs被开发用于催化应用。
3）然而，由于多组分HEAs及其相互作用的复杂性，这仍然是非常具有挑战性的。未来HEAs发展的主要方向包括：1）通过选择合适的金属前驱体，合理的配比和组成，通过气相、液相或固相反应合成合理的HEAs。2）进一步探索先进的计算机辅助理论计算和预测方法将极大地促进HEAs的合成及其在催化方面的应用。3）研究大规模生产低成本和高催化活性的HEAs催化剂的合成策略，以符合行业措施和法规。
参考文献：
Ke Li et al. Recent Progress in High-Entropy Alloys for Catalysts: Synthesis, Applications, and Prospects. Materials Today Energy, 2021.
DOI: 10.1016/j.mtener.2021.100638
https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100638