近期，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授团队在新型二氧化碳催化关键材料的开发设计与应用方面取得突破性进展，在Advanced Materials上发表重要学术论文：“High-entropy Alloy Aerogels: A New Platform for Carbon Dioxide Reduction（Advanced Materials, 10.1002/adma.202209242）”，第一作者为博士研究生李晗君，通讯作者为刘天西教授、张楠副教授及青岛大学白树行教授。
电化学二氧化碳还原是一种可持续且经济地促进二氧化碳减排、获得高价值化学品及可再生燃料的有效途径。根据最近的技术经济分析，通过双电子过程将二氧化碳电化学转化为甲酸或一氧化碳是最经济可行的。钯（Pd）基电催化剂作为二氧化碳还原产甲酸或一氧化碳最优的电催化剂之一，面临着成本高、一氧化碳易中毒、析氢能力强等问题。因此，提高Pd基电催化剂的本征活性、一氧化碳的耐受性并抑制析氢副反应是当务之急。
近年来，高熵合金因其较强的机械强度、良好的耐久性和优异的耐蚀性等优点受到广泛关注。此外，高熵合金因具有出不同金属元素之间的协同效应也被证实是一种有前景的电催化剂。为暴露更多的活性位点，设计开发具有独特三维结构的高熵合金具有重要意义。金属气凝胶具有三维网络结构，其大的孔隙率和高的比表面积，可提供丰富的催化活性位点和传质通道，加速传质和电荷转移。然而，由于不同金属的还原电位和混相行为的差异，实现单相高熵合金气凝胶仍然是一个巨大的挑战。
基于此，本研究团队通过冻融法首次实现了高熵合金气凝胶的普适性制备，成功得到了一系列高效稳定的新型二氧化碳电还原催化剂（六元PdCuAuAgBiIn、七元PdCuAuAgBiInCo、七元PdCuAuAgBiInZn、八元PdCuAuAgBiInCoNi以及九元PdCuAuAgBiInCoNiZn高熵合金气凝胶）。机理研究表明，高熵合金气凝胶独特的三维网络结构、金属间的强相互作用以及表面丰富的不饱和位点，调控了其电子结构，优化了催化剂表面HCOO*中间体的吸附和解吸强度，抑制了一氧化碳的吸附及析氢副反应，从而增强了其催化活性、选择性及稳定性。这项工作不仅为高熵合金气凝胶的可控合成提供了新策略，还为高效二氧化碳电还原提供了新的材料平台，将推动其在催化及其他领域的研究。
上述研究得到国家自然科学基金（22105087, 52161135302）、江苏省自然科学基金（BK20210446）等项目的资助。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
