用于水和二氧化碳电解的高熵纳米结构电催化剂

High-entropy nanostructured electrocatalysts for water and carbon dioxide electrolysis

电催化剂在加速电化学转换中扮演着关键角色,这种转换可以利用日益增长的可再生能源将广泛存在的分子转化为高价值化学品.高熵材料(HEMs),通常为含有至少五种主要元素的固溶体,因其独特的物理化学特性,在电催化领域展现出广阔的应用潜力.尽管对HEMs的研究兴趣持续增长,但开发适合实际应用的高效HEMs电催化剂及理解其催化机理仍是挑战所在.本论文聚焦分析HEM纳米催化剂在几种关键电化学反应中的前沿应用,首先回顾了常见的HEMs电催化剂制备技术,继而探讨了关于高熵合金在电催化中的理论计算研究,以深化对其电催化应用的理解.此外,文章还概述了HEMs电催化剂在水和二氧化碳电解的关键反应中的应用前景,包括析氢反应、二氧化碳还原反应、析氧反应及其它小分子的氧化反应.通过分析近期的重要成果,本文重点讨论了HEMs电催化剂的结构与电催化性能之间的关系.最后,文章展望了高熵纳米材料在电催化实际应用中面临的关键挑战与未来的机遇.我们期望本论文能够激发更多关于开发和完善HEMs纳米结构电催化剂的研究,探索其可行且可扩展的制备方法,促进其在电催化领域的广泛应用.

The world’s energy sector nowadays is heavily dependent on fossil fuels,resulting in an energy crisis and significant envir-onmental concerns caused by the exponential increase in carbon dioxide(CO_(2))emissions[1,2].With the dual-carbon goal of achieving both CO_(2) peak and neutrality in mind,it is of para-mount importance to develop clean and renewable energy sources to satisfy the energy demands while simultaneously reducing the current concentration of CO_(2) in the atmosphere and mitigating the greenhouse effect[3].Electrochemical con-version earth-abundant H2O and CO_(2) is a promising technology that can simultaneously obtain clean energy and directly reduce CO_(2) concentration[2,4,5].