近日，化学领域顶级综述期刊Coordination Chemistry Reviews（《配位化学评论》）在线发表分析化学教研室冯长瑞博士在高熵电催化领域的最新综述论文。论文题为“Rational design of high-entropy material-based catalysts for direct seawater electrolysis: breaking the activity-selectivity-stability tradeoff”（用于直接海水电解的高熵催化剂的理性设计：突破活性-选择性-稳定性之间的权衡制约）。冯长瑞博士为论文第一作者，日本弘前大学周奕帆博士为论文共同第一作者，郑州大学谢正坤教授、日本弘前大学官国清院士为论文共同通讯作者，湖北师范大学为论文第一通讯单位。Coordination Chemistry Reviews由Elsevier（爱思唯尔）出版，是化学领域极具影响力的国际权威期刊、SCI原中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子为25.6。
利用可再生能源驱动海水电解制取“绿氢”，是缓解全球淡水危机、实现“双碳”目标的重要途径。然而，海水基质复杂，其中高浓度氯离子（Cl-）会引发严重的竞争析氯反应（ClER），不仅大幅降低制氢选择性，还会导致催化剂腐蚀。此外，阴极局部pH变化引起的钙镁沉积也会堵塞活性位点。在复杂的海水环境中，催化剂往往难以兼顾“高活性”、“高选择性”和“长期稳定性”。高熵材料凭借其独特的多主元组成和构型熵稳定的单相结构，展现出了打破这一权衡的巨大潜力。综述从四个维度详细剖析了高熵材料如何破解上述难题。首先系统梳理了从宏观的全体元素协同，到微观的“特定元素功能分工”，并结合缺陷工程、应变调控、形貌控制及复合界面构建，揭示了高熵材料大幅提升电催化本征活性的机制。针对选择性与稳定性，综述总结了六大界面工程策略，通过物理阻隔与化学吸附的双重手段，有效抑制ClER，大幅延长催化剂在海水环境下的寿命。同时综述系统回顾了高熵材料在阴离子交换膜水电解槽及混合海水电解体系中的器件级表现，展示了其在工业级电流密度下的巨大应用前景。还强调了原位/工况谱学技术在揭示高熵催化剂表面动态重构、真实活性位点识别以及腐蚀失效机制中的不可替代作用。针对高熵材料目前面临的元素空间庞大、真实活性位点难以精准识别、规模化制备困难等挑战，文章提出了前瞻性展望。未来应大力发展AI驱动的催化剂设计、动态自适应催化界面设计、多尺度工况理论模拟，并建立统一的性能评价标准与开放数据库，从而推动高熵海水电解催化剂从实验室走向工业应用。
高熵催化剂打破海水电解“活性-选择性-稳定性”权衡示意图
该工作得到了湖北师范大学英才培育项目（YC2026083）、污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室开放基金（PA250205）等项目的资助。
论文信息：
Rational design of high-entropy material-based catalysts for direct seawater electrolysis: breaking the activity-selectivity-stability tradeoff
Changrui Feng1, Yifan Zhou1, Zhengkun Xie*, Guoqing Guan*
Coord. Chem. Rev. 2027, 571, 218632. DOI: 10.1016/j.ccr.2026.218632
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854526010684?via%3Dihub
