高熵氧化物因其多组元协同效应和独特的电子结构,在电催化领域展现出巨大潜力。然而,将多种金属元素精准整合到超细纳米结构中,同时实现超高催化活性与优异结构稳定性颇具挑战。
清华大学化学系王训教授团队提出一种“自粘附高熵氧化物亚纳米线(HEO SNWs)”整体式电催化剂。研究团队将14种金属元素整合进仅约1.2纳米直径的超细氧化物纳米线中,不仅实现了超高催化活性,还同时解决了催化剂结构稳定和机械稳定两大难题。
针对该团队对于14种金属元素组成及化学态精确分析的研究需求,能谱分析平台采用X射线光电子能谱(XPS)技术,对Mo、Ce、Cr、Co、Mn、Zn、Fe、Ni、Cu、Mg、Al、Bi、Cd和Sn等14种元素进行了高分辨XPS谱图采集。平台通过调控选择采集、通能、步长等仪器参数,克服了多元素谱峰重叠、表面污染干扰、低含量元素信号弱及纳米结构不均等挑战。实验结果确认了全部14种金属元素均以预期的氧化态存在。同时,能谱分析平台的高分辨透射电镜、球差电镜和原子力显微镜对材料进行了联合表征,从元素组成、化学态、原子尺度结构到纳米尺度形貌,全面揭示了14-HEO SNWs的多尺度结构特征,为高熵氧化物材料的研发、催化机制揭示及工业应用提供了结构证据。
该成果以“Self-adhesive high-entropy oxide sub-nanowire monolithic electrocatalysts”为题发表在Nat. Nanotechnol.(doi.org/10.1038/s41565-026-02175-4)期刊上。


图1 王训教授团队自粘附高熵氧化物亚纳米线研究成果截图