生物质衍生分子的电催化转化为获得高附加值化学品提供了一种有吸引力的方法。例如，将5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化为2，5-呋喃二甲酸（FDCA）就引起了极大的关注，因为FDCA是石油衍生的对苯二甲酸的有前途的替代品可用于生产生物可再生聚合物。此外，HMF的电化学氧化被认为是一种清洁且环境友好的途径，因为这种转变是由阳极上的电子驱动的，而无需使用有毒的化学氧化剂。近年来，各种金属基电催化剂，如硫化物、磷化物和氮化物已被探索用于HMF电氧化。因此，开发稳健、稳定且廉价的电催化剂在温和的条件下高效地将HMF氧化为FDCA是非常可取的。高熵材料（HEM）是由五种或更多元素以等摩尔或接近等摩尔比随机分布在整个晶体结构中的结晶固溶体。Rost等人基于熵驱动相位稳定效应的发现，报道了第一个高熵氧化物（HEO）并扩展了HEM库。随后具有不同晶体结构的几种HEO，如岩盐、尖晶石、钙钛矿和萤石，在电子、催化、能量存储和转换等许多应用中得到了开发和技术上的重要应用。目前，HEO的常规合成路线通常以高温方法为主（T≥900°C）。然而，这些方法对形状和尺寸的控制有限，并且倾向于形成具有低表面积的微米级材料。HEO的催化活性仍然远不能令人满意，因为它们的暴露活性有限位点和较差的内在活动。纳米结构是提高电催化剂活性的一种有前景的策略，因为具有高表面积的纳米结构催化剂可以有效地增加暴露活性位点密度并提高质量扩散效率，从而提高电催化性能。然而，制造纳米结构HEO遇到的主要障碍之一是实现由高温过程驱动的高构型熵和防止低温反应促进的粒子粗化的不相容要求。除了暴露更多的活性表面外，引入氧空位等缺陷工程是另一种促进电催化活性的有效策略。然而，纳米结构HEO，尤其是二维（2D）HEO的合理设计和合成低温下具有氧空位的纳米片仍然具有挑战性。
图1. HEO的（a）传统合成方法和（b）低温等离子体策略示意图；（c）P-HEOs和C-HEOs的XRD、（d）拉曼光谱和（e）N2吸附-解吸等温线；P-HEO和C-HEO的（f和i）TEM，（g和j）HRTEM和（h和k）EDX。湖南大学化学化工学院王双印教授课题组报告了一种用于合成具有丰富氧空位的HEO纳米片的低温等离子体策略。等离子体是一种很有前途的纳米材料合成和改性技术。高能电子与氧分子非弹性碰撞并将其能量传递给后者，这导致产生具有显着更高化学活性的激发氧。高熵层状双氢氧化物（HE LDHs）作为前体可以被高活性氧物质氧化并在温和条件下转化为单相、尖晶石型HEOs。低温等离子体技术使合成的HEO具有纳米片结构、丰富的氧空位和高表面积，有利于提高电催化活性。实验结果表明：（FeCrCoNiCu）3O4纳米片对HMF氧化表现出优异的电催化活性，具有更低的起始电位和更快的动力学，为高效的电化学 HMF氧化提供了一个有前途的平台。
图2. P-HEO和C-HEO在1.0 M KOH中的（a）LSV曲线和（b）Tafel图；（c）在1.50 V（vs RHE）下归一化的电流密度；（d）1.50 V下阻抗图；P-HEO在不同电压下的（e）Nyquist和（f）Bode相位图；（g）P-HEOs 在1.50 V下，HMF 氧化的HPLC线；（h）HMF电氧化过程中HMF及其氧化产物的浓度变化；（i）P-HEOs连续六次循环下的FDCA产率和法拉第效率。
参考文献：
Kaizhi Gu, Dongdong Wang, Chao Xie, Tehua Wang, Gen Huang, Yanbo Liu, Yuqin Zou, Li Tao, Shuangyin Wang, Defect-Rich High-Entropy Oxides Nanosheets for Efficient 5- Hydroxymethylfurfural Electrooxidation Angew. Chem. Int. Ed., https://doi.org/10.1002/anie.202107390
