高熵合金氢氧化物纳米颗粒的多位点协同调控及其高效多功能电催化性能研究

为突破传统贵金属电催化剂成本高、稳定性差的瓶颈，研究人员通过化学气相沉积法设计出七元高熵合金氢氧化物CoNiFeCuVMgMoOOH NPs，实现了HER（20 mV@-10 mA/cm2）和OER（214 mV@50 mA/cm2）的超低过电位，其d带中心调控策略为非贵金属催化剂开发提供新范式。

　　

全球能源转型背景下，电解水制氢技术因缺乏高效稳定的非贵金属催化剂而发展受限。传统RuO₂/IrO₂催化剂虽性能优异，但其高昂成本和资源稀缺性制约大规模应用。更棘手的是，阳极析氧反应(OER)动力学比阴极析氢反应(HER)慢4个数量级，这种"木桶效应"严重制约整体效率。高熵合金(HEA)因其独特的多元协同效应和熵稳定特性，近年来在催化领域崭露头角，但现有HEA催化剂仍面临组分协同机制不明、合成能耗高等挑战。

沙特阿拉伯国王 Khalid 大学的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，通过化学气相沉积(CVD)技术制备出七元高熵合金氢氧化物CoNiFeCuVMgMoOOH NPs。该材料通过精确调控Mo的d带中心位置，使OER过电位降至214 mV@50 mA/cm²，HER过电位仅20 mV@-10 mA/cm²，在1 M KOH中峰值电流密度达12.6 A mg^-1 Pt，持续稳定性超过100小时。

研究采用化学气相沉积法制备纳米颗粒，通过XRD分析晶体结构，结合DFT计算揭示d带中心调控机制。电化学测试系统评估HER/OER性能，同步辐射等技术表征元素分布。

材料与通用方法
以乙酰丙酮盐为前驱体，通过CVD法构建多孔结构。Mo的引入形成大量配位不饱和位点，XRD证实单相固溶体结构。

结果与讨论
Mo的加入使d带中心远离费米能级，削弱中间体吸附强度。EXAFS显示Mo-O键长缩短至1.92 ?，优化了*OOH中间体吸附能。组分分析表明Cu/Mg抑制元素溶出，稳定性达3.4×10⁵ n_H2n_Mo^-1。

结论
该研究开创性地通过多金属协同调控电子结构，实现"三位一体"性能突破：①Mo诱导的d带偏移降低反应能垒；②Cu/Mg提升结构稳定性；③七元组分协同优化导电性。这种高熵设计策略为替代贵金属催化剂提供普适性方案，对推进绿氢产业化具有重要实践意义。