近日，材料与能源学院（云南省先进能源材料国际联合研究中心）郭洪教授团队在Advanced Materials上发表研究型论文“Interstitial Oxygen Acts as Electronic Buffer Stabilizing High-Entropy Alloys for Trifunctional Electrocatalysis.”（论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412954）。邹肖肖博士为论文第一作者，郭洪教授为第一通迅作者。

图1. 高熵合金中间隙氧掺杂的作用机理图

近年来，高熵合金（HEAs）在催化和储能方面越来越受到研究者的关注。了解每种元素因亲氧性而对合金性能的影响对于理解HEAs完整性质至关重要。然而，HEAs的含氧的结构和稳定性来源尚未得到很好的理解，这主要是由于其成分种类繁多，造成合成和分析上的巨大困难。尤其是在电催化领域，大部分工作都是在研究HEAs的元素种类变化带来的活性位点的改变，以及其高熵的四大效应带来的优异性能，很少有工作关注到HEAs体系中氧的存在。因此，本工作以强亲氧元素来设计HEAs，对比减少亲氧元素的材料，证明了亲氧元素引入的同时在HEAs中引入间隙掺杂的O。因为O原子具有很强的得电子能力，它的引入可以作为电子缓冲剂，能够使得HEAs体系的电荷发生再分布，强化其周围各元素之间的连接，起到间隙固溶强化的效果。

在材料的制备过程中，氧无处不在，人们往往采用超高真空或保护气氛条件下避免材料的无效氧化来提高材料的性能。但是苛刻的制备条件往往很难达到完美的效果。并且像氧这种原子半径比较小的原子，很容易以间隙掺杂的方式进入晶格中，形成间隙固溶体。此外，由于制备好的材料在接触空气后容易表面吸附含氧官能团等，容易造成仪器检测分析的含氧误差，所以体系中少量的O掺杂很容易被忽视。并且有研究者发现当掺入HEAs原子分数为2.0%的O元素后，HEAs的拉伸强度提高和塑性都明显的提高，这个发现使得人们对氧的间隙掺杂有了新的认识。因此，本工作以研究以强亲氧元素来设计HEAs，对比减少亲氧元素的材料，证明了亲氧元素引入的同时在HEAs中引入间隙掺杂的O。因为O原子具有很强的得电子能力，它的引入可以作为电子缓冲剂，能够使得HEAs体系的电荷发生再分布，强化其周围各元素之间的连接，起到间隙固溶强化的效果。该研究为间质氧掺杂HEAs的设计和理解提供了重要的见解。

该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、云南省科技厅—云南大学联合重点基金、省先进能源材料国际联合研究中心、云南大学研究生科研创新项目的支持。

来源：材料与能源学院

编辑：李哲 责任编辑：陈涛