邵名望教授、康振辉教授， ACS Catalysis观点：高熵效应促进二维金属氧化物析氧反应的自修复行为

第一作者：高东东，朱文祥

通讯作者：邵琪*，廖凡*，邵名望*，康振辉*

单位：苏州大学，澳门科技大学

在碱性析氧反应（OER）过程中，金属原子的不可逆浸出大大阻碍了OER催化剂的长期稳定性。自愈是解决这一问题的一种很有前途的策略，而如何构建高效的自愈催化体系仍然是一个挑战。在这里，我们探索了一种简单的方法，将钼（Mo）和钨（W）的高价金属掺入钴铁（Co-Fe）基氧化物中。采用熔融碱法合成了一种高熵层状氧化物催化剂FeCoMoW。FeCoMoW催化剂表现出自修复能力，这在高电势下的计时电流测试中和稳定性前后的过电位的变化得到了证明。重要的是，发现高熵材料中高价金属的存在对自修复行为至关重要，并且催化剂的二维形态有利于催化性能。这项工作介绍了一种可行的策略，以设计具有自修复性能的具有成本效益和鲁棒性的催化剂，从而为更多的OER应用铺平道路。

近日，来自苏州大学的邵琪、廖凡、邵名望和康振辉老师合作，在国际知名期刊ACS Catalysis上发表题为“High-entropy effect promoting self-healing behavior of two-dimensional metal oxide electrocatalysts for oxygen evolution reaction”的观点文章。文章报道了一种自修复策略，以解决由于Co催化中心的浸出而导致的FeCo基氧化物催化剂的长期稳定性问题。作者提出并研究了在FeCo中引入Mo和W作为补偿Co²⁺活性位点的促进剂，并证实了高熵组成有利于自修复能力。

由四种或四种以上主要金属成分组成的氧化物被称为高熵氧化物，并且具有优异的电化学性能。这是发现FeCoMoW这一高熵材料新家族成员的重大突破，因为几乎所有报道的具有四个金属原子的高熵氧化物都不是二维的六方相。

实现FeCo自修复催化剂的关键是提高自修复活性位点（Co）的补偿效率，降低OER操作电位下活性位点的损失率。然而，在碱性条件下，通过电解质中的自修复活性位点来修复催化剂并不容易。先前的研究表明，高价态W、Ta和Mo的组合可以稳定不稳定的较低电荷Fe²⁺和Co²⁺，因为高价态电荷的添加将3d金属（Fe、Co和Ni）调节到较低的价态电荷跃迁能量。通过引入额外的元素，由三维过渡金属组成的多金属氧化物的催化性能得到了增强，这些元素改变了催化剂的整体电子结构，导致电子柔性。因此，我们认为Mo（VI）离子和W（VI）阳离子有可能在OER操作电位下提高自修复活性中心补偿效率，从而达到自修复所需的动态平衡。基于这一想法，将Mo和W这两种高价元素引入到FeCo晶格中，并获得FeCoMoW的高熵氧化物作为自修复催化中心的促进剂。此外，高熵合金的表面具有丰富的原子排列形式和金属位点相互迁移的潜力，这可能会产生最佳的局部几何结构，从而导致结构的灵活性。高熵结构也可能有利于催化剂的自修复行为。

FeCoMoW在经受5000次循环伏安测试后，在含有Co²⁺的硼酸盐缓冲液（KBi，pH＝14）中显示出过电位的降低。在OER过程中，溶液中的外部Co²⁺移动到FeCoMoW催化剂上，并转化为新的活性位点。KBi缓冲溶液可以为OER反应提供稳定的pH条件。

High-entropy effect promoting self-healing behavior of two-dimensional metal oxide electrocatalysts for oxygen evolution reaction

共发表SCI文章183篇，引用12000次，H指数63。近年来发表通讯作者和第一（共一）作者相关SCI文章58篇，包括：Nat. Commun.（共4篇）、Sci. Adv./Joule/Chem（共4篇）、Angew. Chem. Int. Ed./Adv. Mater./Energy Environ. Sci.（共5篇）、Acc. Chem. Res.（1篇）、Nano Lett./Adv. Funct. Mater./ACS Nano（共11篇）、Science China Materials/Nano Research（2篇）。2篇入选ESI高被引论文，2篇入选封面文章。相关工作收录于Nat. Commun.催化专题和入选Angew. Chem. Int. Ed. VIP论文。主持国家自然科学青年基金、江苏省教育厅重大项目等课题。2021年入选江苏省科协青年科技人才托举工程和苏州市科协青年科技人才托举工程；2020年获得苏州市自然科学优秀学术论文一等奖；2019年入选中国科协优秀中外青年交流计划。担任Nature、Nature Chemistry、Nature Sustainability等期刊的审稿人。

康振辉教授简介：教授 博士生导师，国家杰出青年，国家“万人计划”科技创新领军人才，科技部中青年科技创新领军人才。1995.09－1999.07：东北师范大学，化学学院，理学学士学位；2000.09－2005.12：东北师范大学，化学学院，理学博士学位；2006.07－2008.06：香港城市大学，生物及化学系、超金刚石与先进薄膜中心，博士后；2002.01－2008.05：东北师范大学，化学学院多酸化学研究所，讲师；2008. 06－现在：苏州大学，功能纳米与软物质研究院，教授，博士生导师。

主要研究方向以碳、硅量子点、团簇、金属/半导体纳米粒子等为研究核心，致力于揭示介观体系中簇、量子点、纳米粒子的表面光电化学性质，以及相关的基本规律。瞄准新能源材料与器件在高效能量转换、高效光/电催化、燃料电池等领域的应用。以第一作者或通讯作者在Science，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.等知名学术杂志发表学术论文200余篇，论文引用15000余次。应邀撰写科研论著3部，3篇综述。1项研究成果获评“2015年度中国科学十大进展”，1篇论文入选“2015年度中国百篇最具影响国际学术论文”。相关成果曾多次被《Science》、《Chemistry World》、《NPG Asia Materials》、《Current Science》等杂志，以及Nanotechweb.org，Physicsworld.com 等国内外科学媒体作专题报道。在国际、国内学术会议做特邀/邀请报告80余次。获授权发明专利8项。