本文全面综述了高熵合金（HEAs）作为未来析氢反应（HER）电催化剂的发展前景。全球能源需求的持续增长与应对气候变化的迫切需求，促使人们关注通过电化学水分解技术实现高效、可持续的氢气制备。传统贵金属电催化剂（如铂）虽具有优异的HER活性，但受限于极其高昂的成本、资源稀缺性及易中毒敏感性等制约因素。由五种及以上近等摩尔主元构成的高熵合金，凭借其独特的结构和电子特性，为该领域提供了范式突破的解决方案——高构型熵、晶格畸变、缓慢扩散效应与协同"鸡尾酒"效应共同增强了合金的催化活性。研究表明，通过纳米颗粒、纳米线及多孔网络等新型合成工艺制备的高熵合金，在析氢反应中展现出低过电位与长期稳定性的优异特性。本综述系统探讨了HER的基本原理、HEA电催化剂的设计理论及其催化应用，并着重对未来研究方向提出展望，以推动该领域实现全面突破。
图1. 高熵合金（HEAs）的晶体结构与核心特性。(A) 常见高熵合金相：(i) 面心立方（FCC），(ii) 体心立方（BCC），(iii) 密排六方（HCP）。(B) 高熵合金关键特性示意图。
图2. 通过DFT计算探索反应机理。(a) 具有5.9%压缩应变的高熵合金（5.9%-HEA）表面ΔGH*的吸附分布图，包含不同吸附位点（hcp空心位、fcc空心位和桥位）。红色虚线圆分别标示Volmer反应与Heyrovsky（或Tafel）反应的活性位点，绿色区域为H*吸附原子的扩散区（DR）。(b) 5.9%-HEA (111) 晶面与Pt (111) 晶面上遵循Volmer-Heyrovsky路径的HER过程。(c) 5.9%-HEA (111) 晶面与Pt (111) 晶面上遵循Volmer-Tafel路径的HER过程。(d) 5.9%-HEA (111) 表面DR1（第一H*扩散区）的H*溢流过程。(e) 5.9%-HEA (111) 表面DR2（第二H*扩散区）的H溢流过程。
题目:定制高熵合金用于前沿析氢电催化研究
作者:Akbar Hojjati-Najafabadi，Reza Behmadi， Yezeng He， Hesam Kamyab，Yasser Vasseghian
DOI:https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01655