综述:通过稀土元素工程化制备的高熵材料应用于电催化水分解

《Catalysts》:Rare-Earth-Engineered High-Entropy Materials for Electrocatalytic Water Splitting

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月02日 来源:Catalysts 4.5

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  葚 摘要 高效且耐用的水电解电催化剂的发展受到了缓慢的反应动力学、活性位点调节能力有限以及在严苛操作条件下的结构降解等根本性限制。高熵材料(H

  
葚

摘要

高效且耐用的水电解电催化剂的发展受到了缓慢的反应动力学、活性位点调节能力有限以及在严苛操作条件下的结构降解等根本性限制。高熵材料(HEMs)因其极化的成分多样性和构型熵而成为催化优化的多功能平台。然而,将稀土(RE)元素合理地整合到高熵体系中及其在调控催化行为中的内在作用仍然基本上未得到探索。由于稀土元素独特的电子结构、较大的原子尺寸差异、可变的氧化态以及对氧物种的强亲和力,它们为在高熵框架内操纵电子结构、晶格畸变、缺陷化学和表面重构行为提供了额外的机会。本综述并非仅仅列举各种催化剂体系,而是将稀土调控的高熵材料按照结构-活性链进行系统性的组织,这条链将高熵基体与稀土元素的掺入联系在一起,进而关联到局部 coordination/electronic effects、催化途径、操作过程中的重构以及长期稳定性。文章讨论了这些基本的设计原则和多种调控策略,以及它们在水素演化反应(HER)、氧气演化反应(OER)和整体/海水电解中的催化应用,并重点介绍了通过先进的表征技术和理论计算揭示的结构-活性关系。最后,分析了与稀土元素掺入相关的剩余挑战和未来发展方向,包括活性-稳定性之间的权衡、长期结构演变、资源效率以及实际的可扩展性,旨在为合理设计具有优化活性、稳定性和实用适用性的稀土工程化高熵电催化剂提供指导,以促进可持续能源转换技术的发展。
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