流程图1：该图展示了 HEA-O 材料的制备流程。首先，通过焦耳加热将碳布表面富集氧载体功能基团，提高盐分散性。然后，将焦耳处理的碳布 (JCC) 浸泡在各种氯化物溶液中，使金属离子均匀分布在碳布表面。干燥后，在保护气氛下进行焦耳热处理，金属离子在高温下发生反应，形成 HEA-O 纳米颗粒，并负载在碳布上，最终获得自支撑三功能催化电极。
图 1a 和 b：TEM 图像和元素分布图表明 HEA-O 纳米颗粒由 Cr、Mn、Fe、Ni 和 Pt 组成，且元素分布均匀，没有明显的团聚现象，说明制备方法可以有效地将金属离子转化为 HEA-O 纳米颗粒，并保持其均匀分布。图 1c：XRD 图表明 HEA-O 具有明显的 FCC 结构峰，为单相固溶体结构，没有其他杂峰出现，说明 HEA-O 材料的结晶性良好，且为单相结构，有利于其催化性能的发挥。图 1d：HRTEM 图像和 FFT 点阵图表明 HEA-O 纳米颗粒具有清晰的晶格结构，证实了其 FCC 结构。图 1e：元素分布图表明 HEA-O 中 C 的含量很少，而 O 和 Cr 元素具有强关联性，说明间隙氧主要与 Cr 元素相关，并进入 HEA 结构中，形成间隙氧掺杂。图 1f：拉曼显微镜图像和拉曼光谱表明 HEA-O 中存在少量含氧键，进一步证实了间隙氧掺杂的存在。图 1g：HEA-O 的模型结构图用于 DFT 模拟，为后续的电子结构分析提供了基础。
图 2a：EELS 表明 HEA-O 中存在更多的 Cr 外部氧化态，可能是由于 Cr 与氧之间的相互作用导致的。图 2b：XAFS 光谱表明 HEA-O 中的 Cr 具有与 Cr 薄片相似的光谱，但与 Cr2O3 不同，说明 Cr 在 HEA-O 中主要以金属形式存在，并与氧形成化合物。图 2c：FT-EXAFS 波形变换表明 HEA-O 中存在 Cr-Cr 和 Cr-O 键，进一步证实了 Cr 与氧之间的相互作用，并形成了间隙氧掺杂。图 2g：COHP 分析表明 Cr-O 键的 ICOHP 值比 Mn-O 和 Fe-O 键更高，表明 Cr-O 键更强，有利于间隙氧掺杂的稳定性。图 2h：HEA-O 的体结构模型图表明 O 原子具有强烈的电子给体能力，并通过电子迁移形成金属空位，这有助于降低 d 带中心，提高电化学活性。
图 3a：O 1s XPS 光谱表明 HEA-O 中的 M-O 键能比 CC 和 JCC 更高，可能是由于间隙氧掺杂导致的。图 3b-f：2p XPS 光谱表明每个元素都存在相应的氧化态，并且 Mn、Fe 和 Ni 的金属价态在添加 Cr 后向高结合能移动，表明电子损失。这表明 Cr 元素可以引入更多的氧原子进入 HEA 结构，并影响材料的电子结构。图 3g-h：LDOS 分析表明 HEA-O 的 d 带中心显著下降，表明与反应中间体的弱键合，有利于这些中间体的解吸和质量传递，从而提高催化活性。图 3i：键长模型图表明 Cr-O 键的键长最短，比 Mn-O 和 Fe-O 键的平均键长更短，这进一步证实了 Cr-O 键的强度更高。
图 4a-c：极化曲线清晰地展示了 HEA-O 自支撑电极在 HER、OER 和 ORR 中的优异性能。与商用催化剂相比，HEA-O 材料具有更低的过电位和更小的塔菲尔斜率，表明其具有更高的催化活性和更快的反应动力学。图 4d：HER 的塔菲尔曲线和 Ej = 100 mV 时的过电位进一步证实了 HEA-O 材料的优异性能和循环稳定性。即使在长时间循环后，HEA-O 材料的性能仍然保持稳定，没有明显的衰减。图 4e：OER 的塔菲尔曲线和 Ej = 100 mV 时的过电位表明 HEA-O 材料在 OER 中的性能优于商用 RuO2。这表明 HEA-O 材料不仅可以用于 HER，还可以用于 OER，具有更广泛的应用前景。图 4f：ORR 的塔菲尔曲线和起始电位表明 HEA-O 材料在 ORR 中的性能优于商用 Pt/C。这表明 HEA-O 材料不仅可以用于电解水，还可以用于 ZAB，具有更高的能量转换效率。图 4g-i：原位红外光谱揭示了 HEA-O 材料在 HER、OER 和 ORR 中的催化机理。红外光谱的变化与电化学测试结果一致，进一步证实了 HEA-O 材料的优异催化性能和稳定性。
图 5a：ELF 图表明 O 掺杂后电子局域在 O 原子周围增强，导致相邻元素的电子密度发生变化，提高了系统的稳定性。这解释了 HEA-O 材料在电催化反应中的优异性能和稳定性。图 5b：Evacancy 图表明 HEA-O 的 Evacancy 比 HEA 更高，这意味着 HEA-O 材料更难发生元素溶解和迁移，从而提高了材料的结构稳定性。这解释了 HEA-O 材料在长时间循环测试中的优异性能。图 5c：水电解池的极化曲线表明 HEA-O 材料在电解水过程中表现出优异的性能和稳定性。与商用催化剂相比，HEA-O 材料具有更低的过电位和更小的塔菲尔斜率，表明其具有更高的催化活性和更快的反应动力学。图 5d：水电解池的循环测试结果表明 HEA-O 材料在长时间电解水过程中保持稳定，电解电位稳定超过 20 天。这证明了 HEA-O 材料在实际应用中的可靠性。图 5e：液态 ZAB 的循环测试结果表明 HEA-O 材料在 ZAB 中也表现出优异的稳定性和循环寿命。即使在循环 1600 小时后，HEA-O 材料的 ΔE 基本保持在 0.72 V，证明了其在能源存储领域的应用潜力。图 5f：固态 ZAB 的循环测试结果表明 HEA-O 材料在固态电解质破裂 33 小时后仍然保持良好的循环稳定性。这表明 HEA-O 材料在不同电解质环境中的适应性，为其在更广泛的电化学应用中提供了可能性。
