高熵合金纳米材料凭借其表面配位环境的多样性和电子结构的可调性，表现出独特的催化性能，已成为材料科学研究的前沿热点。传统合成方法通常依赖高温热冲击（约1700 °C）实现不同金属元素的共还原和充分混合。相较之下，湿化学方法具有操作简便、反应条件温和且易于规模制备等优势，能够更精确地调控纳米材料的形貌和尺寸等特性。然而，不同金属盐之间存在较大的本征还原电位差，导致显著的还原动力学差异，并且较低的合成温度限制了位形熵对金属混合的促进作用。这些因素导致湿化学法制备的高熵合金纳米材料普遍存在合金分布不均匀和组分调控受限等问题，严重制约了材料催化性能的优化与应用拓展。

针对上述问题，西安交大前沿院高传博教授团队创新性地开发了一种基于湿化学法的高熵合金纳米材料的精准合成策略。该策略通过有机分子在晶核表面发生脱氢反应原位生成具有强还原性的活性氢（即氢原子或自由基，H^•），从而在近平衡的湿化学体系中构建出局域非平衡还原环境。这一设计有效克服了金属还原过程中因本征还原电势差导致的还原动力学差异，实现了不同金属元素的同步共还原，并成功抑制了相分离的热力学倾向，显著提升了合金组分在纳米颗粒内的分布均匀性。此外，该方法对高熵合金纳米材料的组分具有优异的调控能力，可实现各组分含量的精确调控而不影响颗粒内其他组分的含量，从而为高熵合金纳米材料的组分定制提供了可靠途径。与传统方法相比，该合成策略展现出显著的技术优势。

左图：合成机理图  右图：PtIrCuInGaPb高熵合金纳米粒子的原子分辨元素分布图

作为概念验证，研究团队成功制备了PtCuNiCoFe高熵合金纳米颗粒，其表面配位环境的多样性显著提升了电催化甲醇氧化反应速率，催化活性明显优于单金属Pt及少元合金纳米材料。

该研究不仅为合成具有均匀元素分布和精确可控组分的高熵合金纳米材料提供了新方法，也为制备具有精准特性的高熵合金衍生物（如金属氧化物、硫族化合物和磷化物催化剂）开辟了新途径。

该成果以《高熵合金纳米材料的非平衡水热合成》（Off-Equilibrium Hydrothermal Synthesis of High-Entropy Alloy Nanoparticles）为题，近日在化学领域顶级期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)（IF=14.5）上在线发表。西安交通大学前沿院博士生张志学、助理教授刘钊钧和苏州大学博士生于沛平为共同第一作者。西安交通大学前沿院高传博教授、上海科技大学张青副研究员、苏州大学程涛教授为共同通讯作者。西安交通大学是论文第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、陕西省杰出青年科学基金项目和中央高校基本科研业务费等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17756

高传博教授团队主页：https://gr.xjtu.edu.cn/web/gaochuanbo