【仪表网 研发快讯】7月11日，《科学·进展》(Science Advances)在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心于海滨教授团队题为“Discovering High-Entropy Electrocatalysts through a Batch-Alloy Targeting Approach”的研究论文。我校为论文第一完成单位，于海滨教授为论文通讯作者，中心2021级博士生赵慧峰为论文第一作者，湖北大学彭旭副教授、我校材料学院刘鑫旺教授、深圳理工大学彭晶副研究员等参与相关工作。
成分设计是材料科学的基础。现有的材料成分设计主要有两种方式：一种是传统的单次制备法，该方法每次仅合成一个特定成分的样品，具有结构稳定、成分可控等优点，适用于机理研究，但制备效率较低；另一种是以磁控溅射为代表的高通量制备法，能够在一次实验中获得多个不同组成的样品，提升了搜索效率，但制备出的样品多为非稳态结构，难以重复合成或应用于实际场景。
在高熵合金电催化剂的设计研究中，由于其庞大而复杂的成分空间，这种“效率与稳定性难以兼得”的矛盾尤为突出。为了解决这一关键问题，于海滨团队提出了一种“批量成分优化”策略，在合成效率与结构稳定性之间实现了有效平衡：该方法不仅能够在一次合成中获得多个不同组成的高熵合金，显著提升研究效率，同时确保所得样品具有稳定结构和良好的可重复制备性，从而兼顾实际应用需求与基础研究价值。
具体而言，该策略借鉴了“自然融合”与“表面重构”的概念，分为两个步骤。第一步是制备一个“粗猜”样品，其成分设计并不要求精准，所得样品通常包含多个不同的相。这些样品随后在实际的反应条件下进行测试，通过比较不同相的重构程度，筛选出表现最显著重构的相，并确定其精确成分，初步筛选出具有潜在高活性的候选组分。第二步则依据筛选出的候选成分，制备单独的目标样品。结果表明，该样品与“粗猜”样品中活性相的结构和相组成一致，且展现出优异的电催化性能，验证了“批量成分优化”方法在高熵合金的组成空间中实现快速筛选和性能提升的有效性。
基于该方法，团队成功在一个包含七个相的多相高熵合金体系中识别出催化性能最优异的纳米相分离结构。该相在10 mA cm-2电流密度下展现出低至199 mV的过电位，并具有优异的稳定性，进一步验证了该方法在高熵合金催化剂筛选中的有效性与实用性。
该“批量成分优化”策略融合了高通量沉积与单次实验的优势，不仅实现了材料组成的多样性与相结构的稳定性，还显著缩小了高熵合金的组成探索空间，提升了催化剂的结构稳定性与电催化活性，提供了一条快速、系统的设计路径。更重要的是，该方法具有良好的通用性，可拓展至其他电化学反应体系，为高性能高熵合金电催化材料的发现与优化开辟了切实可行的研究途径。
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