高熵合金（high-entropy alloys, HEAs）自2004年首次被提出以来，成为了一种由多种主要元素以近乎相等的原子比例构成的合金。这种独特的化学组成导致了高度的化学无序性，即熵，进而赋予其显著的性能特征，如高强度、良好的延展性，以及在高温下的优异耐磨性和抗撕裂性。科学家们为开发新型HEAs而付出了大量努力，以期提升各种电催化剂材料的性能。
由于HEAs由多种元素构成，其原子级表面设计可能相当复杂。然而，揭示这种复杂性至关重要，因为材料的表面特性通常决定了其催化活性。因此，研究人员正在努力理解原子排列与HEAs所展现的催化性能之间的关系。
目前，一个合作研究团队已经建立了一个新的实验平台，能够控制HEAs表面的原子级结构，并测试其催化性能。他们的研究成果于2023年7月26日发表在《自然通讯》期刊上。
“在我们的研究中，我们制备了一种称为康托尔合金的合金薄层，这种合金可以在铂（Pt）衬底上使用含有元素（Cr-Mn-Fe-Co-Ni）的混合物，”该论文的合著者、东北大学环境研究生院的教授Toshimasa Wadayama解释道。“这为研究一种称为氧还原反应（ORR）的特定反应提供了模型表面。”
通过先进的成像技术，该团队对Pt-HEAs表面的原子级结构进行了分析，并研究了它们的ORR特性。他们发现，与铂钴合金表面相比，Pt-HEAs表面在ORR中的表现更为优越。这表明，元素在表面附近的原子排列和分布形成了一种“伪核壳状结构”，这有助于Pt-HEAs展现出卓越的催化性能。
Wadayama及其团队强调了他们发现的广泛适用性，无论是针对任何组成元素还是其他纳米材料。
“我们新建立的实验研究平台为阐明多组分合金表面微观结构与其催化性能之间的详细关系提供了强有力的工具。该方法能够有效揭示任何组成元素和比例的HEAs在原子级、表面微观结构与电催化性能之间的精确相关性，从而为材料信息学提供可靠的训练数据集。该平台不仅适用于电催化，还可广泛应用于功能纳米材料的各个领域。
展望未来，该团队希望通过使用Pt-HEA纳米颗粒来增加电化学表面积，从而将这一平台扩展到实际的电催化应用中。
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希望本篇文章《科学家们展示了一个强大的平台用于高熵合金电催化研究》能对你有所帮助！
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