【供稿：材料科学与工程学院】近日，吉林大学材料科学与工程学院蒋青、杨春成教授团队在超小高熵合金纳米颗粒作为高效析氢反应电催化剂方面取得重要进展，相关研究成果以“Sub-3 nm High-Entropy Alloy Nanoparticles with Triple Functionalities for Efficient Electrolytic Hydrogen Production”为题，于2025年7月31日在线发表于《Advanced Materials》。

开发高效稳定的碱性析氢反应催化剂对推动阴离子交换膜电解槽的商业化应用至关重要。高熵合金凭借多元组分、可调控的电子结构和应变效应，有望协同优化H2O解离和H*吸附/结合，是一种极具潜力的碱性析氢反应催化剂。然而，现有高熵合金在工业级电流密度下的性能仍显不足，催化机理尚未明晰，且在实际器件中的应用探索也极为有限。

为解决上述问题，本研究采用0.5 s超快热冲击策略，成功将六元亚3纳米PtRuFeCoNiCu高熵合金颗粒负载于碳纤维纸上。该超小高熵合金纳米颗粒兼具高比表面积、高活性原子利用率、丰富的不饱和表面配位以及增强的多元素协同效应，显著提升了电化学活性。结合原位拉曼、原位红外及密度泛函理论计算，揭示了该高熵合金表面独特的“解离-扩散-结合”三重功能：富Ru区域加速H2O解离、FeCoNiCu区域优化H*扩散动力学、富Pt区域则促进H*高效结合。得益于上述优势，该材料在碱性介质中仅需31.4和102.5 mV的超低过电势即可分别达到-100和-1000 mA cm-2的电流密度。在实际应用中，基于该材料构建的阴离子交换膜电解槽在1.94 V的电压下即可输出1000 mA cm-2的工业级电流密度，并可在此条件下稳定运行500 h，为大规模制氢提供了极具潜力的技术方案。

图1：PtRuFeCoNiCu高熵合金的微观结构、三功能示意图及电化学性能

吉林大学博士生张莹为论文第一作者，吉林大学陈志文、杨春成和蒋青教授为论文通讯作者。该工作得到了吉林省科技发展计划项目和国家自然科学基金等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202508975