Selective Growth Tailors Atomic Arrangements of High-Entropy Alloy and Intermetallic Nanocrystals for Enhanced Catalytic Performance
Electrochemically Induced Structural Evolution to Generate Optimized High-Entropy-Alloy Electrocatalysts for Ethanol Oxidation
Chia-Ying Wu, Chih-Heng Lee, Jui-Tai Lin, Chun-Wei Chang, Shang-Cheng Lin,
Wei-Hsiang Huang, Chih-Wen Pao, Shan Zhou, Hsin-Yi Tiffany Chen, Tung-Han Yang*
Chem. Mater., 2026, 38, 13, 6323–6338
Yueh-Chun Hsiao, Hansaem Jang, Chun-Wei Chang, Jui-Tai Lin, Kuan-Fang Lee,
Adrian M. Gardner, Richard J. Potter, Alex R. Neale, Laurence J. Hardwick, Kun-Han Lin,
Tung-Han Yang*, Alexander J. Cowan*
Angew. Chem. Int. Ed., 2026, 0:e8871821
國立清華大學 化學工程學系 楊東翰副教授
高熵合金奈米晶體因多元素組成與獨特材料性質，成為新興能源材料，其催化表現與表面原子排列及晶面結構密切相關。第一項研究從合成設計出發，發展選擇性成長策略，突破傳統晶種成長法中產物形貌受晶種晶面與對稱性限制的問題；透過 CO 輔助晶面調控，使同時暴露 {100} 與 {111} 晶面的 cuboctahedral 晶種仍可導向形成特定 {100} 晶面之高熵奈米立方體。密度泛函理論 (DFT) 計算指出，CO 可選擇性穩定 {100} 晶面，與實驗觀察到的立方結構相符。透過調控合成路徑與金屬組成，此策略可形成原子級混合之高熵合金，亦可延伸至有序排列的高熵金屬間化合物，並展現良好氫析出反應活性與穩定性。
第二項研究聚焦於高熵合金觸媒在鹼性乙醇氧化反應中的電化學誘發結構演化。結果顯示，電化學循環可使具 {100} 晶面的高熵奈米立方體進行表面重組，形成具平衡 {100}/{110}/{111} 晶面之重度倒角結構。臨場表面增強紅外吸收光譜 (SEIRAS) 與電化學實驗揭示，新生成位點可促進 C–C 鍵斷裂、增進 C1 反應選擇性並完全氧化為 CO2，同時降低 *HCOO 中間物毒化。機器學習原子勢 (MLIP) 與 DFT 計算進一步說明局部原子重排可調節吸附強度以弱化強吸附雙齒中間體，進而提升催化活性與穩定性。兩項研究分別從合成端與反應端切入，凸顯晶面與原子排列調控對高熵電催化材料設計的重要性。