日本的研究人员合成了含有14种元素的纳米多孔超高熵合金。实验表明，该合金具有良好的脱水性能，性能优于商用铂基析氢催化剂和铱基析氧催化剂。
“大多数传统合金催化剂都含有一种高原子百分比的初级金属成分，如铂，以及一种或两种原子百分比相对较低的初级金属成分，”解释说“王他是美国匹兹堡大学的材料科学家，并没有参与这项研究。“次要的金属成分通常提供有益的配体或应变效应，以提高主要金属成分的催化性能。“然而，高熵合金是一个相对较新的概念，它以接近等原子比例包含五种或五种以上的不同元素。
远不止五个元素，Fujita武他和来自日本各地的团队，通过简单的一步脱合金过程，合成了含有14种不同元素的纳米多孔超高熵合金，即铝、银、金、钴、铜、铁、铱、钼、镍、钯、铂、铑、钌和钛。
Wang说:“报道的超高熵合金催化剂的所有成分几乎都是等摩尔的。”“因此，主要选民和次要选民之间不再有区别。”
熵值很多不同元素组成的合金不寻常,但Fujita说,它是高度的协同作用在这些合金导致他们不同的属性,如“高构型熵、晶格畸变和缓慢扩散”,以及他们的潜在适用性无所不能的催化剂。
Fujita说:“高熵合金的活性表面由数百万种可能的原子排列组成。”“因此，一些局部原子对可能出人意料地显示出优异的催化性能。”
Fujita指出，合成包含如此多均匀分布元素的超高熵合金并不总是简单的。他解释说:“就像水和油一样，要把许多元素均匀地混合起来并不容易。”“然而，我们找到了一种简单的方法，通过一种简单的技术将14种元素均匀地混合在一起，用铝合金化，然后用蚀刻的方法去合金铝。”
脱合金过程引入的纳米孔结构增加了合金的表面积和潜在活性位点的数量，提高了其催化性能。此外，合金中不同的多金属组成有助于电荷转移和各种离子的吸附或解吸。
鸡尾酒会效应
Fujita将14种元素的组成描述为具有鸡尾酒效应，因为混合这么多不同的化学成分会改变它们的行为。“鸡尾酒效应不是来自元素的总和，而是元素的乘法。”我们知道，鸡尾酒之所以美味，并不是因为每种元素的叠加，而是因为各种元素的组合带来了意想不到的味道。”
研究小组评估了纳米多孔超高熵合金在酸性条件下的析氢和析氧反应中的电催化性能。它们表现出良好的电化学稳定性、快速电子传递和高反应动力学。表征证实，即使在酸性环境中浸泡10小时后，合金大部分仍保持其形态和多孔结构。
虽然纳米多孔超高熵合金的催化性能很大程度上归因于14种元素的协同效应，但由于合金中存在大量可能的元素组合，因此定义它过于复杂。
Wang指出，虽然这项研究将“激励更广泛的群体去研究超高熵合金的更广泛应用”，但关于这种协同效应和电化学稳定性的潜在机制的问题仍然存在。
虽然Fujita的团队为他们的纳米多孔超高熵合金选择了14种通常用作催化剂的主要元素，但未来可能会使用更多的元素。藤田说，从技术上讲，硫或磷等非金属也可以被利用，它们可能会产生意想不到的硫化物或磷化物，用于催化。然而，“高熵合金中组成元素的最大可能数量……仍是一个悬而未决的问题。”
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