高熵材料的多尺度制备及性能调控机制

韩杰才1，宋波1,2，徐平3，许艺菲1,2，王凯熙1,2（1 哈尔滨工业大学 航天学院 复合材料与结构研究所；2 哈尔滨工业大学 郑州高等研究院；3 哈尔滨工业大学 化工与化学学院）

摘要：金属及其化合物作为能源催化领域的核心材料，其性能受限于传统少组元体系活性位点单一、电子结构调变能力不足，难以实现复杂反应路径和产物选择性的精准调控。高熵化策略虽为突破材料性能提供了全新途径，但其多组元的引入也带来了严重的相分离倾向，使得单相、均匀高熵材料的可控制备成为制约其应用研究的核心瓶颈。本文总结了针对高熵合金、高熵陶瓷及二维高熵磷硫化物等体系，发展的一系列可控制备技术：熔体抽丝法制备高熵合金纤维；无压烧结工艺实现致密高熵金属碳化物的合成；固相合成辅以超声剥离技术获得二维高熵磷硫化物；金属有机框架(MOF)前驱体衍生策略合成高熵金属氧化物。这些方法实现了高熵材料合成在成分均质化、结构致密化、材料维度控制以及前驱体设计等方面的突破。在此基础上，进一步阐述了高熵化在催化性能调控中的作用机制，揭示了多组元协同效应在激活惰性基面、优化金属—O键的共价性、增强结构稳定性等方面的关键作用。本文旨在通过制备方法的创新和机理的解析，为高性能高熵材料的发展提供切实可行的技术路径和理论依据。

关键词：高熵材料，能源催化，可控制备，多组元协同，性能调控