激活高熵氧化物中的部分金属位点以提高催化性能

高熵氧化物(HEOs)已被试探性和前瞻性地应用于催化和储能。然而，由于HEO的物理化学性质难以调控，因此很难进一步提高其性能。尽管一些优化策略，如贵金属的引入，以简单有效的方式改善了HEO的性质和性能，但目前的方法并未导致商业制备或工业应用。

近日，中国科学院大连化学物理研究所催化国家重点实验室吴中帅研究员课题组报道了硫脲加碱液原位固相燃烧的通用调制策略处理以激活CuCoNiZnAlHEO的金属位点和晶格氧物质。

因此，活化的HEOs不仅表现出更高的CO2加氢和CO氧化活性，而且在Li-O2上具有更好的电催化活性(放电/充电容量为12,049/9,901mAh/g)和优异的循环稳定性(2,500h)电池比原始的HEO电池。该成果发表在《催化学报》上。

使用硫脲添加(CuCoNiZnAl-T)和碱液处理(CuCoNiZnAl-T-NaOH)的优化HEO表现出与CuCoNiZnAl相似的晶体结构，但BET表面积更高。同时，CuCoNiZnAl-T-NaOH催化剂的还原性明显优于CuCoNiZnAl-T和CuCoNiZnAl。此外，CuCoNiZnAl和CuCoNiZnAl-T呈现不规则块状形貌，而CuCoNiZnAl-T-NaOH呈现片状形貌。CuCoNiZnAl-T-NaOH还具有更多的阳离子空位、扭曲的晶格和更活跃的晶格氧物种。

因此，CuCoNiZnAl-T-NaOH不仅在350°C至600°C的温度范围内显示出比CuCoNiZnAl和CuCoNiZnAl-T更高的CO2转化率，而且还表现出比CuCoNiZnAl和CuCoNiZnAl-T在整个温度范围内(特别是在160和220°C之间)。更重要的是，CuCoNiZnAl-T-NaOH阴极的放电/充电容量比CuCoNiZnAl-T(11,917/8,071mAh/g)和CuCoNiZnAl(7,260/5,224mAh/g)高得多，为12,049/9,901mAh/g稳定性(~2,500小时)。

优异的性能主要归因于Cu/Ni/Co位点和CuCoNiZnAl-T-NaOH骨架中的晶格氧物种之间更容易的电子转移。因此，目前的工作提供了一种优化具有目标活化金属位点的HEO作为高活性多相热和电化学催化剂的新方法，以环保且经济高效的方式用于氧化还原反应和储能。