高熵氧化物(HEOs)具有独特的结构和理化性质，是一类新型的能源催化材料。然而，传统的高温合成技术往往只能得到比表面积小的微米级HEOs，由于暴露的活性位点有限，本征活性较差，其催化活性还远达不到实际应用需求。
湖南大学的王双印、邹雨芹、陶李等人报道了一种低温O2等离子体策略，制备了具有高比表面积、富含缺陷的HEOs纳米片，并首次将其作为电催化剂，用于电催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)。结果表明，五元(FeCrCoNiCu)3O4 HEOs纳米片由于其纳米片结构、丰富的氧空位和高比表面积，使其在电催化氧化HMF中具有更低的起始反应电位和更快的反应动力学，优于高温法制备的HEOs。本文所提出的方法不仅为研究HEOs的性质提供了新的机会，而且可以用于发现具有巨大应用潜力的纳米结构材料。相关工作以《Defect-Rich High-Entropy Oxides Nanosheets for Efficient 5-Hydroxymethylfurfural Electrooxidation》为题在《Angewandte Chemie International Edition》上发表论文。
要点1：本文报道了一种低温O2等离子体蚀刻策略来合成富含氧空位的HEOs纳米片。高能电子与氧分子发生非弹性碰撞并将能量传递给氧分子，产生的激发态氧自由基的化学活性明显高于氧分子。因此，利用低温O2等离子体蚀刻可将高熵层状双水滑石前驱体转化为单相尖晶石型HEOs。低温O2等离子体技术使合成的HEOs具有纳米片结构、丰富的氧空位和高的比表面积，有利于提高电催化活性。
要点2：XPS分析揭示，低温O2等离子体的HEOs (P-HEOs)的氧空位浓度比例明显高于对比样品C-HEOs。EPR分析揭示：P-HEOs在g= 2.003处显示出更强的EPR信号，表明P-HEOs具有更多的氧空位，这与XPS分析一致。
要点3：本文所提出的方法可以在低温下合成一系列HEOs，说明了等离子体蚀刻策略的可靠性和通用性。元素映射表明每个元素在这些HEOs纳米片内均匀分散，没有发生相分离。这些结果表明，该方法可以拓展到具有丰富氧空位、以及元素更复杂的HEOs纳米片的合成。
要点4：作为概念的证明，将P-HEOs纳米片负载在玻璃碳电极上进行电催化氧化HMF。P-HEOs的OER起始电位为1.50 V。引入HMF后，P-HEOs电极表现出更强的电流响应，起始电位降至1.35 V，远低于C-HEOs电极。表明P-HEOs具有良好的电催化活性。P-HEOs的 Tafel斜率为97.8 mV dec-1，远低于C-HEOs电极(279.5 mV dec-1)。ECSA评估分析表明具有纳米片结构的P-HEOs可以有效增加ECSA，暴露更多的活性位点。原位EIS分析证明了P-HEOs具有快速转移电子能力与增强的催化动力学。
Defect-Rich High-Entropy Oxides Nanosheets for Efficient 5-Hydroxymethylfurfural Electrooxidation, DOI：10.1002/anie.202107390
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202107390
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