9月3日消息（研究9月2日发表），印度理工学院甘地纳加尔（IIT Gandhinagar）材料工程系研究团队在《npj Computational Materials》发表研究，提出一类可用于二氧化碳还原的新型二维高熵催化剂设计，通过计算筛选从多种候选组分中锁定三种“五金属高熵MBene”，可在无需额外电势驱动的条件下高效将CO2转化为一氧化碳（CO）。

研究将两条此前基本独立探索的技术路线合二为一：其一是MBene——由金属原子与硼构成的层状二维材料，硼中心可调节相邻金属层的电子供给，帮助表面向CO2转移电荷、激活这一化学惰性分子，其更大的暴露表面积也有利于催化反应；其二是高熵材料——通过多种金属混合构建化学多样性丰富的表面，可兼顾催化反应的不同步骤。论文第一作者、四年级博士生Sree Harsha Bharadwaj H解释称，既往报道的MBene催化剂通常需要额外电势助推，或倾向于生成甲烷、甲醇等更复杂产物，而本研究聚焦生成CO——它是把捕集的CO2转化为燃料和工业化学品的关键中间体。

经过多轮计算筛选，18种可行组分中有3种脱颖而出，均由铬、铌、锆、钼、钛、铪、钽五种金属组合与硼构成，在能耗最低的同时兼顾CO2-to-CO转化与析氢副反应的控制。研究还分析了材料对氢原子吸附/脱附的调控能力，用以解释析氢竞争路径的差异。

电催化CO2还原被视为以可再生电力驱动、在水相温和条件下运行的碳循环路线，CO产物可直接对接现有羰基合成工业。该工作目前为计算预测阶段，但展示了“高熵+二维硼化物”组合在碳利用催化中的设计空间，与MXene家族的产业进展相互呼应，为后续实验验证提供了明确的候选材料清单。 （来源：Indian Institute of Technology Gandhinagar）