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近日，廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院結(jié)構(gòu)熱力學(xué)與微納化工課題組在電催化產(chǎn)氫材料研制方面取得突破，研究成果以“Size-Controllable High-Entropy Alloys Toward Stable Hydrogen Production at Industrial-Scale Current Densities”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials上。該論文的第一作者為化學(xué)化工學(xué)院2024級(jí)博士生王倩和覃瑤，通訊作者為化學(xué)化工學(xué)院教授趙雙良及助理教授危增曦，廣西大學(xué)是唯一通訊單位。
催化劑是工業(yè)味精，是化工生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵要素，對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低成本具有重要作用。針對(duì)當(dāng)前電催化產(chǎn)氫技術(shù)中催化劑易燒結(jié)、活性位點(diǎn)易失活等瓶頸問(wèn)題，廣西大學(xué)結(jié)構(gòu)熱力學(xué)與微納化工團(tuán)隊(duì)提出了一種基于鈀(Pd)、鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、金(Au)等五元金屬的高熵合金(High-Entropy Alloys)納米催化劑設(shè)計(jì)策略。通過(guò)微反應(yīng)器技術(shù)，團(tuán)隊(duì)在溫和條件（230℃）下實(shí)現(xiàn)了金屬鹽溶液與還原溶劑的精準(zhǔn)調(diào)控，成功開(kāi)發(fā)出抗燒結(jié)、抗腐蝕、多活性位點(diǎn)協(xié)同的高熵合金納米顆粒，并建立了尺寸可控制備的新方法。
同時(shí)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步梳理了高熵合金納米催化劑的尺寸效應(yīng)，通過(guò)熱力學(xué)方法并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)建立了納米高熵合金熔點(diǎn)的高精度預(yù)測(cè)模型；通過(guò)對(duì)納米催化劑表面原子及原子間的活性貢獻(xiàn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，辨識(shí)出Pd-Au橋位是該高熵合金催化劑產(chǎn)氫的主要活性位點(diǎn)，闡明了高熵合金納米催化劑的尺寸與產(chǎn)氫性能的構(gòu)-效關(guān)系。
結(jié)合實(shí)驗(yàn)體系和理論分析，研究團(tuán)隊(duì)最終研制出系列高性能PdPtRuRhAu高熵合金納米催化劑。此項(xiàng)研究嘗試通過(guò)耦合熱力學(xué)建模、分子模擬、機(jī)器學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)表征及微通道反應(yīng)器等方法，為高熵合金材料在產(chǎn)氫領(lǐng)域的可控設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供新的思路和研究方向。
