2025年12月8日，赵伟研究员课题组联合陕西科技大学冯永强教授等，在《Small》 期刊发表了题为 “High‐Entropy Alloy Heterostructures with Tailored Interfacial Microenvironments for Efficient Electrocatalytic Water Splitting” 的研究论文，系统报道了一种高熵合金–RuNi 异质结构电催化剂在碱性水分解中的高效催化性能及其界面作用机理。赵伟研究员为共同通讯作者，深圳大学高等研究院为共同完成单位。

电解水制氢是实现可再生能源高效转化的重要途径，但其核心反应——析氢反应（HER）和析氧反应（OER）通常依赖贵金属催化剂，成本高、稳定性有限，制约了规模化应用。高熵合金因其高熵效应、晶格畸变效应和多金属协同效应，在调控电子结构和反应中间体吸附方面展现出独特优势，但传统高熵合金在强碱条件下仍面临相分离和组分流失等问题。针对上述挑战，研究团队设计并合成了一种 CrFeCoNiRu–RuNi 高熵合金异质结构（HEA-RuNi），由 CrFeCoNiRu 高熵合金相与 RuNi 相构成，通过界面工程实现多金属协同作用和局域反应微环境的精准调控。结构表征表明，该材料具有丰富的异质界面和缺陷结构，同时 Ru 含量仅为 1.78 wt.%，显著降低了贵金属用量。电化学测试显示，HEA-RuNi 在碱性介质中表现出优异的双功能催化性能：在 10 mA cm⁻² 下，HER 和 OER 的过电位分别为 48 mV 和 249 mV；整体水分解仅需 1.69 V 即可达到 10 mA cm⁻²，并在阴离子交换膜水电解槽中稳定运行超过200小时。机理研究结合原位拉曼、电化学阻抗谱和 DFT 计算表明，异质界面可重构电极/电解液界面水的氢键网络，促进水分子解离并优化反应中间体吸附行为，从而协同提升催化活性与稳定性。该研究为低贵金属、高性能电解水催化剂的理性设计提供了新思路。

该研究得到了广东省基础与应用基础研究基金等项目支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202510098

图1. 在CrFeCoNi/RuNi界面上Ru活性位点的HER和OER中间体的优化结构