华中科大材料学院姚永刚教授及化工学院夏宝玉教授合作发表异构催化剂的卷对卷制造研究

2025年3月13日，华中科技大学材料科学与工程学院姚永刚教授与化学与化工学院夏宝玉教授合作在Nature Synthesis期刊上发表了一篇题为“Roll-to-roll synthesis of multielement heterostructured catalysts”的研究成果。我校材料学院及材料成形与模具技术全国重点实验室为第一完成单位及第一通讯单位，石文辉与刘瀚文为论文共同第一作者。

多元异构催化剂在各种工业过程中得到了广泛应用，其中活性纳米颗粒作为主催化剂调节催化关键反应步，而氧化物载体也起着至关重要的作用，显著提升催化剂的活性和稳定性。尽管在多元合金和氧化物催化剂的开发方面已取得一定进展，但其异质结构中不同热力学相的形成机制以及特定界面的设计仍缺乏深入理解，严重限制了众多有前景催化剂的开发与应用。此外，随着多元体系复杂性的不断增加，目前缺乏其高效的规模化制备方法。

为解决这一难题，研究团队以金属与碳之间的氧化势差作为热力学描述符，指导多元异构催化剂的合成。团队进一步开发了一种卷对卷碳热冲击技术（速度可达约7米/分钟），实现了多元异构催化剂的一步合成与卷对卷连续制造。借助技术优良的合金化能力，并结合热力学描述符，团队成功合成了一系列异构催化剂体系，包括高熵合金、高熵氧化物及其异质结构。同时，相关技术对元素分布具有精细调控能力，可在Ellingham图指导下实现金属/氧化物/界面的动态可调，从而合理构建多元异构催化剂。