总结：本文系统介绍了高熵合金及高熵氧化物作为催化剂的基本概念、核心效应与独特优势，强调其通过多组分协同、高熵效应和丰富的结构缺陷带来优异的热力学和结构稳定性、多样化活性位点、出色的抗中毒与抗积碳能力，以及极强的可设计性。
文中结合多篇高水平代表性文献，分别从单原子催化、甘油重整、CO₂光催化、有机氧化反应和电催化析氧等方向，详实阐述了高熵材料在实际催化应用中的高活性与多功能性，并展望了其在能源、碳中和等领域的巨大应用前景，突出高熵材料作为未来新型催化剂的广阔发展潜力和研究价值。
高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs）是一类含有五种或更多主要元素且各元素摩尔分数相近（通常为等原子比或近等原子比）的新型合金材料。
与传统合金通常以一种或两种主元素为主、辅以其他微量元素不同，高熵合金摒弃了“主-次”元素的界限，形成了高度多样、复杂的多组分固溶体结构。
这一独特的组成带来了四大核心效应：高熵效应（提升固溶体稳定性）、迟滞扩散效应（抑制元素扩散）、晶格畸变效应（增强结构缺陷）、以及“鸡尾酒”效应（多元素协同带来的全新功能）。
随着研究的深入，高熵材料体系已从金属合金拓展至高熵陶瓷（如高熵氧化物、氮化物、碳化物等）。尤其是高熵氧化物（High-Entropy Oxides, HEOs），因其结构多样、性能优异，被广泛关注于能源、催化、储能等领域。
高熵合金/高熵氧化物催化剂与传统单一或二元金属催化剂相比，具有以下显著优势：
热力学与结构稳定性高：多元素的高度混合带来高熵效应，使其在高温、强还原/氧化等极端条件下依然能保持结构稳定，抑制金属团聚或烧结。
多样化活性位点与协同效应：多种金属离子的协同作用能带来丰富的活性位点，元素间电子结构调节赋予材料独特的催化性质，如提升还原性、优化吸附-解吸平衡、调节d带中心等。
缺陷与氧空位丰富：高熵结构中不同离子半径和电价的引入，增强了晶格应变和结构缺陷（如氧空位），这些缺陷是许多催化反应的关键活性中心，能有效促进分子吸附和电子转移过程。
优良的抗中毒和抗积碳能力：多金属组分提升了材料表面对有害中间体的容忍度和自清洁能力，在高温下抑制积碳或金属烧结，延长催化寿命。
可设计性强：通过元素种类和比例的调节，可以精准设计所需的功能属性，如选择特定元素实现析氧、析氢或CO2还原等不同反应的催化优化。
Xu等人报道了一种基于高熵氟化物氧化物（HEFO, (CeZrHfTiLa)Ox）为载体的单原子Pd催化剂。
作者通过机械球磨-高温煅烧实现了Pd单原子与HEFO晶格的均匀掺杂，形成稳定的Pd–O–M（M= Ce/Zr/La）结构。
相比传统载体如CeO2，HEFO不仅有效提升了晶格氧的可还原性，还通过高熵结构增强了Pd单原子的热稳定性和抗烧结能力。在CO低温氧化反应中，Pd1@HEFO显示出优异的低温活性和极强的抗热、抗水热失活能力。
该工作明确证明了高熵氧化物在单原子催化领域的独特优势——其多组分混合带来的高稳定性和可调电子结构，为高性能异质催化剂的开发提供了新思路。
DOI:
10.1038/s41467-020-17738-9
Liao等人系统研究了高熵氧化物（HEO, La2CaNiCoMnOx）在甘油水汽重整（GSR）过程中的自重构现象及其对高效制氢的影响。通过实验和DFT计算，作者发现HEO在高温反应初期会发生表面自重构，析出NiCo纳米合金，形成NiCo/HEO的复合结构。这一重构过程伴随晶格氧的参与，不仅提升了氢气产率，还显著抑制了积碳生成，增强了催化剂的抗高温失活能力。多金属的协同（“鸡尾酒效应”）为HEO提供了多样化的吸附/反应位点，结合结构重构和氧空位调控，实现了在高温下高效且稳定的制氢表现。该研究深刻揭示了高熵氧化物“自适应”结构的本质及其在生物质重整等复杂反应中的潜力。DOI:
10.1021/acscatal.4c05270
Akrami等人首次将含有丰富结构缺陷和应变的高熵氧化物（TiZrNbHfTaO11）应用于CO2光催化转化。通过高压机械合金+高温氧化制备的HEO，展现出比传统TiO2和BiVO4更优异的CO2还原性能。作者指出，HEO的高熵结构导致大量晶格缺陷和氧空位，这些缺陷促进了光生载流子的分离和转移，显著提高了光催化活性。此外，HEO拥有宽广的光吸收带和良好的电子迁移能力，保证了高效的CO2还原反应。该工作开拓了HEO作为新一代多功能光催化剂的应用前景，为温室气体资源化利用提供了新材料平台。DOI:
10.1016/j.apcatb.2021.120896
Feng等人合成了一种片层空心结构的高熵氧化物（Co0.2Ni0.2Cu0.2Mg0.2Zn0.2O），并将其用于无溶剂条件下苯甲醇的高效选择性氧化。该材料通过石墨烯氧化物模板辅助自组装，获得高度分散、丰富氧空位和大比表面积的HEO纳米片。结果表明，该催化剂在大气压力、无溶剂环境下实现了高达98%的苯甲醇转化率和产物可控性。机理研究指出，片层空心结构与高密度氧空位显著提升了底物分子的吸附和活化，且多组分金属协同提供了多样化的氧化还原通道。该工作不仅展现了HEO在绿色有机催化中的巨大潜力，也证明了其在复杂反应体系中的优异可调性与高活性。DOI:
10.1002/anie.202004892
Tian等人开发了一种二维纳米片结构的高熵氧化物 (FeCoNiMoRu)3O4，通过自牺牲模板与Joule加热法制备。该材料展现出极低的析氧过电位（199mV@10mA cm−2）、小的Tafel斜率和优异的耐久性，远超同类传统材料和商用RuO2。其优异性能归因于：大比表面积纳米片结构带来丰富活性位点；高熵协同与结构缺陷提升了电子/离子的转运和界面反应活性；多金属组分调控了表面电子结构，实现了高效析氧反应。该工作展示了HEO在新能源（如水分解电解制氢）领域的应用前景，为高性能、低成本、长寿命的工业催化剂设计提供了范例。
高熵合金/高熵氧化物由于其多组分协同效应、可调控电子结构、丰富的结构缺陷与极高的稳定性，在各类催化领域展现出前所未有的活性与耐久性优势。
当前，高熵材料的催化应用已覆盖单原子催化、复杂反应的多功能协同、光/热/电催化等前沿领域。
其结构与性能可通过元素组成、缺陷工程、纳米结构调控等手段进一步优化，未来有望成为解决复杂化学转化、碳中和及可再生能源等关键技术难题的“新材料库”。
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