水分的普遍存在，通常会对工业催化产生不利影响。
基于此，2024年9月27日，宁夏大学张鹏飞教授在Nature Communications发表题为《Designing water resistant high entropy oxide materials》的研究论文。
作者提出了用于设计防水氧化物催化剂的工程熵的概念，以尖晶石ACr2O4（A=Ni、Mg、Cu、Zn、Co）催化剂氧化丙烯（C3H6）作为模型。通过密度泛函理论（DFT）计算发现，C3H6的吸附能、H2O分子在氧化物表面的解离能以及氧空位的形成能都表明较高的构型熵促进了更好的性能。
事实上，（Ni0.2Mg0.2Cu0.2Zn0.2Co0.2）Cr2O4在C3H6氧化实验中表现出优异的耐水性 （>100 h），而与之形成鲜明对比的是二元氧化物（例如NiCr2O4、CoCr2O4）在20 h内失活。
H2O-TPD、原位拉曼和原位FTIR均证实了高熵氧化物具有较低的H2O吸附能和较强的水热稳定性，这归因于其较低的吉布斯自由能。
这项工作可能会启发防水催化剂的合理设计。
图1：(Ni0.2Mg0.2Cu0.2Zn0.2Co0.2)Cr2O4的制备过程
图2：(Ni0.2Mg0.2Cu0.2Zn0.2Co0.2)Cr2O4的立方相合成
图3：催化性能测量
Zhang, M., Gao, Y., Xie, C.et al. Designing water resistant high entropy oxide materials. Nat. Commun. 15, 8306 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52531-y.
