一、 【導(dǎo)讀】

高熵合金（HEA）由于其組分可調(diào)性和在催化方面的應(yīng)用而引起了關(guān)注。大的比表面積，豐富的活性位點附著區(qū)域以及高密度是超薄二維結(jié)構(gòu)的特點。然而，由于高熵合金固有的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，將 HEA 精準(zhǔn)地塑造成超薄的低維納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多種應(yīng)用仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。本文作者利用一種低溫合成方法合成出了超薄n HEA 亞納米薄帶，并用實驗證明了他們合成的 n HEA亞納米薄帶是世界上最薄的金屬材料。

二、【成果掠影】

近日，香港理工大學(xué)黃渤龍教授聯(lián)合北京大學(xué)郭少軍教授為通訊作者在權(quán)威期刊JACS發(fā)表了一篇名為：A General Synthetic Method for High-Entropy Alloy Subnanometer Ribbons的論文，介紹了超薄高熵合金的制備方法，并對其機理進行了表征。實現(xiàn)了組分可控的超薄多元高熵合金的制備，在電催化氧還原以及作為鋰-氧電池的正極方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

三、【核心創(chuàng)新點】

(1)將多達八種金屬元素結(jié)合到同一個單相亞納米帶中，實現(xiàn)了世界上最薄的 HEA 金屬材料。

(2) 合成過程中能夠靈活控制 HEA SNR 中的組分和濃度，從而實現(xiàn) HEA SNR在催化燃料電池的氧還原反應(yīng)方面和在 Li-O2 電池的放電容量、充電過電位和耐久性等方面具有卓越表現(xiàn)。

四、【數(shù)據(jù)概覽】

圖一：HEA-PtPdIrRuAg SNR 的形態(tài)、組成和結(jié)構(gòu)表征。(a) HEA-PtPdIrRuAg SNR 的低倍率 TEM 圖像和 (b) HAADFSTEM 圖像；(c)典型的 五元金屬HEA-PtPdIrRuAg SNR 的高倍率 TEM 圖像；(d) HEA-PtPdIrRuAg SNR 的 AFM 圖像和 (e) 相應(yīng)的高度剖面；(f) HEA-PtPdIrRuAg SNR 的 PXRD 圖；(g) HEA-PtPdIrRuAg SNR 的一段的 HAADF-STEM 圖像和 EDS 元素映射圖像，Pt（藍色）、Pd（紅色）、Ag（洋紅色）、Ir（橙色）和 Ru（綠色）信號；(h) 一個 HEA-PtPdIrRuAg SNR 上表面原子排列的高分辨率 HAADF-STEM 圖像和來自 (h) 中虛線白色區(qū)域的相應(yīng) FFT 圖案 (h1-h4)；(i) 取自 (h) 中的白色實心矩形的 HEA 相的集成像素強度。

圖二：合成 HEA SNR 的機制和通用性。(a) HEA SNR 合成中模擬的電流交換、共還原和去合金化途徑的示意圖；(b) 六元金屬HEA-PtPdIrRuAuAg SNR 的 HAADF-STEM 圖像，EDS 元素映射圖像和高分辨率 HAADF-STEM 圖像，對應(yīng)的 FFT 圖像取自 (b) 中的白色虛線區(qū)域，放大的HAADF-STEM原子分辨率是從（b）中的紅色虛線正方形拍攝的圖像；(c) 七元金屬 HEA-PtPdIrRuAuRhAg SNR 的 HAADF-STEM 圖像，EDS 元素映射圖像和高分辨率 HAADF-STEM 圖像，其中相應(yīng)的 FFT 圖像取自 (c) 中的白色虛線正方形；(d) 八元金屬的 HEA-PtPdIrRuAuRhOsAg SNR 的 HAADF-STEM 圖像，EDS 元素映射圖像和高分辨率 HAADF-STEM 圖像，其中相應(yīng)的 FFT 圖像取自 (d) 中的白色虛線正方形；(e) 獲得的六元金屬、七元金屬和八元金屬HEA SNR 的 PXRD 圖像。

圖三：HEA形成的MD模擬。(a) PtPdIrRuAg、(b) PtPdIrRuAuAg、(c) PtPdIrRuAuRhAg 和 (d) PtPdIrRuAuRhOsAg 的XRD 演變；(e) PtPdIrRuAg、 (f) PtPdIrRuAuAg、 (g) PtPdIrRuAuRhAg 和 (h) PtPdIrRuAuRhOsAg 的 MSD 結(jié)果；(i) 不同 HEA 中的鍵長分布；(j) Pt、Pd 和 Ag 原子比與 RDF 結(jié)果獲得的結(jié)晶水平之間的相關(guān)性；(k) Ir 和 Ru 原子比與 RDF 結(jié)果獲得的結(jié)晶水平之間的相關(guān)性；(l) 來自三個不同方向 (100)、(010) 和 (001) 的不同 HEA 的相對濃度。

圖四：HEA-PtPdIrRuAg SNRs/C 和商業(yè) Pt/C 催化劑用于 ORR 的電催化性能。(a) ORR 極化曲線是在室溫下在 O2 飽和的 0.1 M KOH 水溶液中以 20 mV s-1 的掃描速率和 1600 rpm 的轉(zhuǎn)速記錄的；(b) 不同催化劑在 0.9 V (vs RHE )的質(zhì)量活性柱狀圖（分別用 Pt 和 PGM 歸一化）；(c) 在 0.6 和 1.1 V 之間 10 000 和 30 000 次電位循環(huán)前后催化劑的 ORR 極化曲線和 (d) 歸一化質(zhì)量活性變化。

圖五: Li-O2 電池的性能。(a) HEA-PtPdIrRuAuAg SNR 在 0.10 A g-1 下的完全放電-充電曲線；(b) HEA-PtPdIrRuAuAg SNR 的放電-充電曲線，容量在 0.10 A g-1 時限制為 1000 mA h g-1；(c) HEA-PtPdIrRuAuAg SNR 的速率性能；(d) Pt 正極的 Li-O2 電池在 0.05 mV s-1 時從 2.00 到 4.00 V的 CV 曲線；(e) HEA-PtPdIrRuAuAg SNR 在 0.50 A g-1 下的循環(huán)穩(wěn)定性，容量限制為 1000 mAh g-1。

圖六：HEA的電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能變化。(a) PtPdIrRuAg、 (b) PtPdIrRuAuAg、 (c) PtPdIrRuAuRhAg 和 (d) PtPdIrRuAuRhOsAg 的 EF附近電子分布的3D等值線圖；Pt（深藍色球）、Pd（紫色球）、Ir（橙色球）、Ru（青色球）、Rh（粉紅色球）、Au（黃色球）、Os（綠色球）和Ag（淺藍色球）；藍色等值面表示成鍵軌道，綠色等值面表示費米能級附近的反鍵軌道；(e) PtPdIrRuAg、 (f) PtPdIrRuAuAg、 (g) PtPdIrRuAuRhAg和 (h) PtPdIrRuAuRhOsAg 的 PDOS；(i) PtPdIrRuAg、 (j) PtPdIrRuAuAg、(k) PtPdIrRuAuRhAg 和 (l) PtPdIrRuAuRhOsAg 中金屬對的 PDOS 演變；(m) 不同 HEA 中原子對的可能性。顏色條表示不同金屬之間鍵合的可能性，范圍為0到1；（n）五元金屬PtPdIrRuAg SNR的ORR性能；(o) 六元金屬 PtPdIrRuAuAg SNR 的 Li-O2 電池性能。

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