Angew. Chem. ：一维高熵氧化物的宏量制备

高熵氧化物（HEO）因其丰富的活性位点、稳定的晶体结构以及独特的电子性质，在电化学领域备受关注，被认为是极具商业应用潜力的材料。过去十年间，HEO的形态从传统的块体结构逐渐发展为二维薄膜，再到低维纳米结构，如纳米片和纳米颗粒。在纳米和亚纳米尺度下，材料尺寸的减小显著增加了原子的暴露程度，从而引发电子结构和能带结构的显著变化，带来一系列新奇的物理和化学现象。然而，一维（1D）HEO的开发，尤其是具有高长径比和优异机械性能的1D HEO，仍处于初级阶段，且如何实现1D HEO的宏量制备一直是制约其广泛应用的瓶颈。

利用碳纳米管的一维空腔作为限域合成空间，是实现低维材料合成的有效途径。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所康黎星团队通过空间限域氧化法（SCO），成功实现了1D HEO的宏量化制备，并将其应用于高性能自支撑电极，为电化学技术的发展带来了新的突破。

研究团队通过熔盐法将五种等摩尔金属氯化物前驱体填充到单壁碳纳米管（SWCNTs）内部，并在限域空间下进行缓慢氧化，成功实现了1D HEO的宏量制备。通过制备工艺优化，单次合成产量可达100克以上。此外，该方法可成功扩展到包含六元或七元金属的复杂体系，为工业化生产提供了可能。通过扫描透射电子显微镜（STEM）和能量色散光谱（EDS）分析，研究人员证实了高熵氧化物在碳纳米管内部的均匀分布，同时X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱揭（RM）示了其电子结构的显著变化。

为了验证这种宏量制备的1D HEO的实际应用潜力，研究团队进一步将其应用于可持续的电化学反应。研究人员成功制备了大面积（60×25 cm²）的自支撑薄膜，并将其用于电化学环氧化反应。实验结果显示，这种自支撑电极在环己烯的电化学环氧化反应中表现出卓越的催化性能，平均法拉第效率达到70.7%，并且在连续运行24 h后仍保持94%的电流保持率，显示出优异的稳定性和耐久性。这种基于1D HEO的自支撑电极不仅解决了传统电极材料在活性位点、导电性和机械稳定性方面的不足，还为大规模电化学应用提供了新的思路。

本研究不仅成功实现了1D HEO的宏量化制备，还展示了其在高性能自支撑电极中的巨大应用潜力。未来，这种材料有望在能源存储、环境治理等领域发挥重要作用，为社会可持续发展提供有力材料支撑。

论文信息

Quasi-Industrial Preparation of SWCNTs-Confined High-Entropy Oxides as Self-Supported Electrodes for Continuous Electrosynthesis

Minxing Du, Junyi Du, Huili Fu, Lin Geng, Xiaoxuan Xie, Chengxu Zhou, Yunlei Zhong, Yong Zhang, Dan Tian, Lixing Kang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501669