创新表面装饰策略：华中科技大学姚永刚教授、北京大学徐冰君教授及苏州大学梁志强教授等提出了一种创新的表面装饰策略，通过两步热冲击法制备了非贵金属高熵合金（FeCoNiSn）纳米颗粒，并在其表面合金化钯（Pd），成功开发出一种新型的高效催化剂（NHEA@NHEA-Pd）。
卓越的催化性能：在乙醇氧化反应中，该催化剂表现出卓越的活性（质量活性达到7.34 A mg⁻¹Pd）和稳定性（2000次循环后活性保持率超过91.8%），显著优于传统高熵合金和商业钯基催化剂。
高熵环境优势：Pd的高熵协调环境（由FeCoNiSn组成）显著降低了反应过程中一氧化碳的氧化电位，从而增强了催化剂的抗中毒能力和整体性能。
图1：NHEA@NHEA-Pd纳米催化剂的制备与结构表征
合成过程：采用两步热冲击法合成催化剂，首先通过高温（1750 K）合成NHEA内核，随后在较低温度（1118 K）下将Pd引入并合金化在表面。
结构表征：X射线衍射（XRD）结果显示催化剂具有单一的面心立方（FCC）结构，透射电子显微镜（TEM）图像展示了催化剂的形貌及其均匀分散在碳载体上，高分辨TEM图像进一步揭示了Pd原子在NHEA表面的分布，元素分布图和线扫描信号显示Pd主要分布在纳米颗粒表面，证实了表面装饰的成功实现。
图2：Pd在NHEA催化剂中的分散调控
不同Pd分布的HEA催化剂设计：展示了四种不同Pd分布的HEA催化剂的设计示意图。
元素分布分析：通过元素分布图展示了不同合成方法下Pd在NHEA中的分布情况，当Pd负载量较低时，Pd几乎以原子级分散在表面，形成高熵协调环境，提高了Pd的利用率和催化剂的内在活性。
图3：NHEA@NHEA-Pd在催化反应中的性能评估
活性比较：循环伏安（CV）曲线显示NHEA@NHEA-Pd在0.5 mol/L硫酸溶液中展现出更高的电流响应。
性能量化：质量活性（jmass）和比活性（jspecific）等指标量化了催化剂的性能，NHEA@NHEA-Pd的质量活性达到7.34 A mg⁻¹Pd，远高于传统HEA和商业Pd/C催化剂。
稳定性测试：在2000次循环后仍保持超过91.8%的活性，表现出优异的稳定性。
图4：NHEA@NHEA-Pd催化剂高性能的成因
高熵环境对Pd活性的提升：通过比较NHEA@NHEA-Pd与单金属M@M-Pd（M=Sn, Fe, Co, Ni）的比活性，证明了高熵环境对Pd活性的显著提升作用。
抗CO中毒能力：CO剥离实验显示NHEA@NHEA-Pd在0.79 V的低电位下就能有效氧化CO，表现出优异的抗CO中毒能力。
理论计算支持：密度泛函理论（DFT）计算表明，NHEA@NHEA-Pd的高熵环境显著降低了CO氧化的能垒，远低于商业Pd。
总结与展望
本研究通过两步热冲击法成功开发了一种表面装饰的高熵合金（HEA）催化剂NHEA@NHEA-Pd，显著提升了其在乙醇氧化反应（EOR）中的活性和稳定性，并大幅降低了成本。实验结果表明，该催化剂的质量活性高达7.34 A mg⁻¹Pd，且在2000次循环后仅损失8.2%的活性，性能远优于商业Pd/C催化剂和传统固溶体HEA-Pd。其卓越性能归因于表面装饰技术实现的高分散活性位点暴露、Pd在高熵环境中的增强内在活性，以及高熵结构带来的稳定性提升。
未来，此类多元素催化剂有望在乙醇氧化、二氧化碳还原和氮气固定等多步反应中发挥重要作用，为可持续能源和环境领域提供新的解决方案。深圳中科精研科技有限公司专注于超快高温焦耳热冲击技术与智能化实验室解决方案，其产品在催化剂制备和性能优化方面具有独特优势。例如，其超快高温焦耳加热装置能够实现快速升温，为催化剂的合成提供高效手段；其高通量全自动焦耳加热装置则能够满足大规模催化剂制备的需求，为推动催化剂技术的发展提供有力支持。
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