高熵合金（HEA）具有独特的热稳定性和电子特性，在电催化反应中表现出巨大的应用潜力。然而，精确控制HEA纳米尺寸仍然是一个挑战，尤其是对于超小的HEA纳米颗粒。我们首先通过理论计算，研究了HEA纳米尺寸对于其电子结构的调控作用，以及对典型电催化反应（析氢反应、CO₂电还原、硝酸根还原）关键中间体的吸脱附强度的影响（图1）。

图1. 小尺寸高熵纳米合金材料的理论计算模型。

利用MOFs和聚合物纤维的限域效应，成功合成尺寸可调的高熵纳米合金，实验室条件下可一次性制备约400 cm²。HEA纳米颗粒均匀限域在多级孔碳纤维载体上，其平均直径为1.7、2.3、3.0和3.9 nm。较小的HEA纳米颗粒具有较低的功函，促进电子从催化材料表面转移到反应中间体，加快整体反应动力学。此外，其多级孔碳纤维载体，可以暴露更多的活性位点，大大提高贵金属的质量活性（图2）。

图2. 高熵纳米合金材料的电催化HER性能测试。

该成果以“Size-Adjustable High-Entropy Alloy Nanoparticles as an Efficient Platform for Electrocatalysis”为题，发表在化学权威期刊Angewandte Chemie International Edition（2025, e202423765）。我院教师蔡慧珠，杨恒攀为共同第一作者，何传新教授为唯一通讯作者。

CO₂电化学还原（CO₂RR）是一个涉及到多电子与多质子转移的复杂反应，且主要过程均发生在气体-电极-溶液组成的三相界面上，界面微环境的性质会直接影响CO₂RR反应路径与催化效率。因此，在反应界面构建高效活性位点和调控有利的局域微环境同样重要。本研究基于动物疏水透气的毛囊结构，提出了一种仿生策略，在一个体系中同时解决这两个问题（图3），获得高活性和高选择性的CO₂RR电催化剂。

图3. 仿生毛囊结构催化剂的制备示意图。

利用蒸镀策略首先在Cu催化剂层表面构建孤立的Au位点，以增强Cu催化剂的本征活性；然后通过Au-S键将己硫醇（HEX）分子固定在Au位点上，以调节反应微环境。Au/Cu双金属活性位点降低了C-C偶联过程的能垒，加速了多碳产物的生成。Au位点上稳定且非致密的HEX分子修饰层，可以保证催化界面的疏水性，同时确保反应物与*CO关键中间体的传输通道。因此，该催化剂即使在安培级电流密度下，多碳产物的法拉第效率也能达到70%以上，且能保持长时间的稳定性（图4）。

图4. 仿生毛囊材料的电催化CO₂RR性能测试。

该成果以“Combining the Active Site Construction and Microenvironment Regulation via a Bio-Inspired Strategy Boosts CO₂ Electroreduction under Ampere-Level Current Densities”为题，发表在化学权威期刊Angewandte Chemie International Edition（2025, e202425325）。我院教师蔡慧珠，杨恒攀为共同第一作者，何传新教授为唯一通讯作者。