鲁汶大学/福大AM：HEA NPs高效光催化CO2还原

金属纳米颗粒共催化剂因其高光催化性能而受到广泛的关注，但在光照射下其不稳定性限制了实际应用。研究发现，高熵合金（HEAs）具有更高的熵、更低的吉布斯自由能和优异的稳定性。

基于此，比利时鲁汶大学Maarten B. J. Roeffaers、福州大学龙金林研究员等人报道了一种由FeCoNiCuMn HEA组成的3.5 nm尺寸的无贵金属纳米颗粒（NPs）。测试发现，HEA NPs高效光催化CO₂还原，CO和CH₄的产率分别为235.2 µmol g^-1 h^-1和19.9 µmol g^-1 h^-1，是原始TiO₂的23倍。

通过密度泛函理论（DFT）计算，作者研究了CO₂转化为燃料的热力学。HEA NPs表现出良好的CO₂吸附，能垒为-0.05 eV，表明HEA NPs可以增强表面CO₂吸附。在CO₂转化为CO途径中，*COOH和*(CO + H₂O)等中间体是自发生成的。HEA中CO和H₂O的解吸呈现正能垒，其中CO的解吸能垒为+0.88 eV，是整个反应的热力学速率决定步骤。

在CO₂转化为CH₄途径中，*H₂CO中间体在HEA上的吸附能为+0.98 eV，成为CH₄生成速率的决定步骤。需注意，该值超过了CO分子在HEA表面的解吸能，表明HEA更有利于形成CO，因此CO是主要产物。这些中间体与通过CO₂还原生成CH₄有关，但这些中间体的强度明显弱于CO中间体，进一步证实了CO是HEA/TiO₂的主要产物。

Noble-Metal-Free High-Entropy Alloy Nanoparticles for Efficient Solar-Driven Photocatalytic CO₂ Reduction. Adv. Mater., 2024, DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202313209.

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