日本研究人员合成了含有14种元素的纳米多孔超高熵合金。试验表明，该合金具有裂解水的能力，性能优于商用铂基析氢反应催化剂和铱基析氧反应催化剂。
“大多数传统的合金催化剂都含有一种原子百分比较高的主要金属成分，如铂，以及一种或两种原子百分比相对较低的次要金属成分，”解释说“王他是美国匹兹堡大学的材料科学家，没有参与这项研究。“次要金属成分通常提供有益的配体或应变效应，以增强主要金属成分的催化性能。“然而，高熵合金是一个相对较新的概念，它以接近等原子的比例包含五种或更多不同的元素。
超越五行，Fujita武来自高知工业大学(Kochi University of Technology)的他和来自日本各地的团队，通过简单的一步脱合金过程，合成了含有14种不同元素的纳米多孔超高熵合金，即铝、银、金、钴、铜、铁、铱、钼、镍、钯、铂、铑、钌和钛。
Wang指出，报道的超高熵合金催化剂的所有组分的摩尔组成几乎相等。因此，主要选民和次要选民之间已经没有区别了。
由如此多不同元素组成的高熵合金是不寻常的，但藤田说，正是这些合金内部的高度协同作用导致了它们独特的特性，比如它们的“高构型熵、晶格畸变和缓慢扩散”，以及它们作为万能催化剂的潜在适用性。
藤田说:“高熵合金的活性表面由数百万种不同的可能的原子排列组成。”“因此，一些局部原子对可能出人意料地表现出优异的催化性能。”
藤田指出，合成含有如此多均匀分布元素的超高熵合金并不总是那么简单。他解释说:“就像水和油一样，要把许多元素均匀地混合在一起并不容易。”“然而，我们发现了一种简单的方法，通过一种简单的技术，将14种元素均匀混合，用铝合金化，然后用蚀刻法使铝脱合金。”
脱合金过程引入的纳米多孔结构增加了合金的表面积和潜在活性位点的数量，提高了其催化性能。此外，合金独特的多金属成分有利于电荷转移和各种离子的吸附或解吸。
鸡尾酒会效应
藤田将14种元素的组成描述为具有鸡尾酒效应，因为混合如此多不同的化学成分会改变它们的行为。“鸡尾酒效应不是来自元素的和，而是元素的乘法。”我们知道，鸡尾酒总是美味的，不是因为每个元素的总和，而是因为元素的组合带来的意想不到的味道。”
研究小组在酸性条件下评价了纳米多孔超高熵合金在析氢和析氧反应中的电催化性能。它们具有良好的电化学稳定性、快速的电子传递和较高的反应动力学。表征证实，即使在酸性环境中浸泡10小时，合金也基本保持了其形态和多孔结构。
虽然纳米多孔超高熵合金的催化性能在很大程度上归因于14种元素的协同作用，但由于合金中有许多可能的元素组合，因此难以定义。
Wang指出，虽然这项研究将“激励更广泛的社区研究超高熵合金的更广泛应用”，但关于这种协同效应和电化学稳定性的潜在机制的问题仍然存在。
Fujita的团队选择了14种通常用作纳米多孔超高熵合金催化剂的主要元素，未来可能会使用更多的元素。Fujita说:“非金属，如硫或磷，在技术上可以使用，它们可能会导致意想不到的硫化物或磷化物用于催化。”然而，“在高熵合金中构成元素的最大可能数量……仍然是一个悬而未决的问题。”
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