熵增工程在電催化反應(yīng)中的研究進(jìn)展

摘要：目前對高性能與高穩(wěn)定性的電催化劑進(jìn)行精準(zhǔn)合成仍然是亟待解決的問題。熵作為是最重要的熱力學(xué)參數(shù)之一，是描述體系無序程度的物理量，其數(shù)值主要由材料的結(jié)構(gòu)、磁矩、原子和電子振動共同決定。根據(jù)體系的構(gòu)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(xué)性質(zhì)也會隨之發(fā)生相應(yīng)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(chǎn)生的協(xié)同性高熵效應(yīng)能夠有效地提升電催化反應(yīng)的活性，因此在電催化領(lǐng)域中得到了廣泛的研究關(guān)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(yīng)類型中的高熵材料結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，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(yīng)（CO2RR）等，從而闡明熵增工程對高性能電催化劑設(shè)計與應(yīng)用的優(yōu)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(zhàn)，對未來基于熵增工程的高熵電催化劑的設(shè)計思路與合成方法進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：熵增；合成；電化學(xué)；高熵催化劑；電催化

中圖分類號：O643