熵增工程在電催化反應中的研究進展

摘要：目前對高性能與高穩定性的電催化劑進行精準合成仍然是亟待解決的問題。熵作為是最重要的熱力學參數之一，是描述體系無序程度的物理量，其數值主要由材料的結構、磁矩、原子和電子振動共同決定。根據體系的構型熵值，我們通常將材料分為低熵材料（ΔSmix lt; 1R）、中熵材料（1R ≤ ΔSmix ≥ 1.5R）和高熵材料（ΔSmix gt; 1.5R）。隨著熵值的增加，材料本征的物理與化學性質也會隨之發生相應的變化。得益于不同金屬元素的共存，在界面處原子級的多組分排列，所產生的協同性高熵效應能夠有效地提升電催化反應的活性，因此在電催化領域中得到了廣泛的研究關注。本綜述對高熵電催化劑的基本概念、合成路線（“自上而下”與“自下而上”）以及在不同電催化反應類型中的高熵材料結構與性能之間的構效關系進行了系統總結，主要包括析氫（HER）、析氧（OER）、氧還原（ORR）、醇氧化（AOR）、氮還原（NRR）和二氧化碳還原反應（CO2RR）等，從而闡明熵增工程對高性能電催化劑設計與應用的優勢與潛力。同時，針對目前高熵催化劑研究所面臨的主要問題與挑戰，對未來基于熵增工程的高熵電催化劑的設計思路與合成方法進行展望。

關鍵詞：熵增；合成；電化學；高熵催化劑；電催化

中圖分類號：O643