近日，廣西大學化學化工學院結構熱力學與微納化工課題組在電催化產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”為題發表在國際頂級學術期刊Advanced Materials上。該論文的第一作者為我校化學化工學院2024級博士生王倩和覃瑤，通訊作者為我校化學化工學院教授趙雙良及助理教授危增曦，廣西大學是唯一通訊單位。

催化劑是工業味精，是化工生產中不可或缺的關鍵要素，對提高生產效率、降低成本具有重要作用。針對當前電催化產氫技術中催化劑易燒結、活性位點易失活等瓶頸問題，我校結構熱力學與微納化工團隊提出了一種基于鈀(Pd)、鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、金(Au)等五元金屬的高熵合金(High-Entropy Alloys)納米催化劑設計策略。通過微反應器技術，團隊在溫和條件（230 ℃）下實現了金屬鹽溶液與還原溶劑的精準調控，成功開發出抗燒結、抗腐蝕、多活性位點協同的高熵合金納米顆粒，并建立了尺寸可控制備的新方法。

團隊進一步梳理了高熵合金納米催化劑的尺寸效應，通過熱力學方法并結合機器學習建立了納米高熵合金熔點的高精度預測模型；通過對納米催化劑表面原子及原子間的活性貢獻度進行統計分析，辨識出Pd-Au橋位是該高熵合金催化劑產氫的主要活性位點，闡明了高熵合金納米催化劑的尺寸與產氫性能的構-效關系。

結合實驗體系和理論分析，研究團隊最終研制出系列高性能PdPtRuRhAu高熵合金納米催化劑。應用測試表明，尺寸為3.14納米的高熵合金催化劑在酸性條件下表現出尤其優異的產氫穩定性，在-100 mA·cm-2的電流密度下持續產氫800小時以上，其活性降解仍可以忽略不計；即使在-500和-1000 mA·cm-2的較高電流密度下，催化劑也表現出100小時的持續穩定性，沒有明顯的活性下降。本工作嘗試通過耦合熱力學建模、分子模擬、機器學習、實驗表征及微通道反應器等方法，為高熵合金材料在產氫領域的可控設計及應用提供新的思路和研究方向。

據悉，本研究得到了國家自然科學基金面上（22178072）、青年科學基金（22308063），廣西科技重大專項及廣西重大人才專項等項目支持。