在全球可持续能源技术迭代与精准生物医学需求迅猛发展的关键时期，开发兼具创新合成路径与深刻机理认知的新型功能材料已成为科技自立自强的重要基石。层状双金属氢氧化物（LDHs）作为经典二维材料体系，虽在电化学储能与催化领域具有重要地位，却长期受限于组分调控范围有限、活性位点单一及高温高压等极端条件下稳定性不足等问题，制约其性能的进一步突破。

针对上述情况，西安交通大学化学学院郗凯教授团队系统总结并深入探讨了高熵层状氢氧化物（HELHs）的最新研究进展。团队指出，近年来，高熵材料（HEMs）概念的引入为材料科学带来了革命性的机遇。高熵层状氢氧化物（HELHs）通过引入五种或更多种金属阳离子，借助高构型熵实现显著的热力学稳定效应、晶格畸变诱导的电子结构调控以及多元“鸡尾酒”协同效应，不仅有效克服传统LDHs的性能局限，更展现出超乎寻常的电化学活性与机械/化学稳定性。尽管HELHs在理论与实验层面均表现出突破性潜力，该领域仍面临三大挑战：可控合成方法尚未体系化、复杂系统中构效关系的机理解析不足，以及面向能源-生物-环境等跨领域应用的集成探索仍处于初步阶段。解决这些关键问题，将成为HELHs实现材料-器件-系统级跨越的必然路径。

文中系统总结了HELHs的先进合成策略——如等离子体辅助水热法，实现了对材料微观结构的精确调控与宏量制备的协同推进，深入剖析了其在高熵环境下的功能机制，尤其是在析氧反应（OER）、水氧化、析氢反应及葡萄糖电氧化等关键反应中表现出的卓越电化学性能。此外，团队还前瞻性探讨了该类材料在生物医学传感、药物递送等跨学科领域的应用潜力。面对当前HELHs研究仍存在的合成可控性、构效关系不明确及跨领域应用衔接不足等挑战，郗凯团队提出未来应结合原位表征技术与多尺度模拟，融合机器学习方法以加速组分优化与性能预测，并通过强化学科交叉推动HELHs迈向功能化、系统化与产业化。该综述不仅为高熵层状氢氧化物的基础研究与工程应用提供了清晰的技术路线图，也彰显我国在新材料原始创新与前沿科技探索中日益提升的国际影响力，为实现能源、生物医疗等关键领域的材料自主研发与技术突破奠定了坚实的理论与实验基础。

该综述以《高熵层状氢氧化物：开创性合成、机理洞察及其在可持续能源与生物医学中的多功能应用》（High-Entropy Layered Hydroxides: Pioneering Synthesis, Mechanistic Insights, and Multifunctional Applications in Sustainable Energy and Biomedicine）为题，发表在国内期刊 《纳微快报》（Nano-Micro Letters）上。西安交通大学为第一通讯单位，直博生金正千为第一作者，曹振江助理教授与郗凯教授为共同通讯作者。该工作得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金项目以及秦创原高层次创新创业人才计划的支持。研究团队同时感谢西安交通大学分析测试中心和国家储能技术产教融合创新平台在材料表征方面提供的技术支持。

论文链接地址：https://doi.org/10.1007/s40820-025-02023-5

郗凯教授主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/0020210390