Solution Plasma Synthesis of High‐Entropy Alloy Nanoparticles with Self‐Limiting Oxidation for Photothermal CO 2 Reduction

材料科学 催化作用 氧化物 合金 光热治疗 纳米颗粒 电子转移 化学工程 过渡金属 金属 再分配(选举) 纳米技术 价(化学) 氧化还原 水溶液 等离子体 单层 氧气 电化学 析氧 电极 无机化学 纳米材料基催化剂 表面改性
作者
Dashuai Li,Qi Wu,Changhua Wang,Zhehao Sun,Yingying Li,Zongyou Yin,Yichun Liu,Xintong Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (6): e18092-e18092 被引量:8
标识
DOI:10.1002/adma.202518092
摘要

Abstract Transition metal high‐entropy alloys (HEAs) demonstrate exceptional catalytic performance due to their structural complexity, featuring rich local atomic configurations, tunable electronic structures, and abundant active sites. However, this structural versatility poses both thermodynamic and kinetic challenges to conventional wet‐chemical synthesis routes. Herein, we develop a novel solution plasma strategy that enables the direct synthesis of HEA catalysts in aqueous media. Through the FeCoNiCrMn electrode discharge in pure water, uniform HEAs nanoparticles (≈200 nm) are successfully anchored onto a variety of oxide substrates. The HEAs/TiO 2 catalyst achieves a CO generation rate of 298.1 mmol/g HEAs /h, representing ca. an order‐of‐magnitude higher activity than single‐metal catalysts under both thermocatalytic and photothermal conditions. Advanced structural characterization reveals a dual‐phase core‐shell architecture consisting of a metallic alloy core and surface oxides preferentially enriched at CrMn sites. This spatially resolved structure enables cooperative catalysis, where CrMn‐rich oxide domains promote H 2 dissociation, CoNi metallic regions facilitate CO 2 reduction, and Fe sites present in mixed valence states serve as electron and oxygen transfer bridges. We further identify a self‐limiting oxidation mechanism intrinsic to plasma synthesis, which ensures charge redistribution at the metal‐oxide interfaces and synergistically enhances photothermal catalysis. This work establishes an energy‐efficient synthetic route for HEAs and elucidates structure‐function relationships critical for advancing multimetallic catalytic systems.
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