在电化学水分解的研究中，氧气进化反应（OER）的性能对整体系统效率至关重要。然而，长期以来，如何在高活性和稳定性之间找到平衡点一直困扰着科学家。华中科技大学姚永刚教授、夏宝玉教授等人联合武汉科技大学王玉华教授，通过创新性热冲击策略，成功合成了一种兼具AEM和LOM双重机制的MoZn基高熵合金催化剂，为OER领域带来了突破性进展。
研究团队提出了一种创新的MoZnFeCoNi高熵合金（HEA），通过整合AEM促进剂Mo和LOM活性Zn，实现了OER的双重活化与稳定。针对Mo和Zn在高温下的氧化及Zn挥发性问题，团队设计了结合空间受限前驱体和1200°C/0.1秒热冲击热解的合成方法。这一策略不仅避免了元素挥发，还保留了多孔结构特性。研究表明，该催化剂在10 mA cm²时的过电位仅为221 mV，并在100 mA cm²的高电流密度下稳定运行超过1500小时。论文以“MoZn-based high entropy alloy catalysts enabled dual activation and stabilization in alkaline oxygen evolution”为题发表于《Science Advances》。
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高熵合金催化剂设计：通过Mo和Zn实现OER的双重激活与稳定。
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时空限制合成策略：解决高温下元素挥发及反应失活难题。
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双机制协同激活：Co-Co†-Mo位点促进AEM，Zn-O†-Ni位点增强LOM活性。
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结构与性能优化：通过多元素交互和3D碳网络提高稳定性与效率。
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优异性能表现：10 mA cm²下过电位仅221 mV，长期稳定性显著。
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图1：OER中双活化设计：研究验证了MoZn基HEA在AEM和LOM机制中的出色表现。
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图2：催化剂的合成与表征：时空受限策略成功保留了Zn，形成多孔3D结构。
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图3：微观结构分析：碳骨架与均匀元素分布显著提高了催化性能。
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图4：催化剂性能对比：MoZnFeCoNi催化剂表现优于多种对照样品与商用催化剂。
图5：OER过程中的DFT计算及机理分析
图5展示了针对MoZnFeCoNiOOH的详细DFT分析结果，包括活性位点的结构特性、电子态分布以及OER机理。
图6进一步分析了MoZnFeCoNiOOH电催化剂的OER稳定性，通过长期循环测试、表面形貌变化及结构稳定性验证了Mo和Zn掺杂的协同效应，确保了在实际操作条件下的性能稳定。
华中科技大学团队的研究为高熵合金在OER领域的应用奠定了基础，通过创新性合成方法解决了活性与稳定性的长期难题。这项成果不仅展示了HEA催化剂在高效氧气进化反应中的潜力，还为未来开发低成本、可持续的电催化剂提供了新思路。
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