包含五种甚至更多金属的高熵合金，由于其独特的化学和物理复杂性而受到了广泛的关注，这使得合金具有可调节的特征和特性，例如热稳定性，优异的耐腐蚀性，高硬度，出色的延展性和超顺磁性。研究表明，与散装材料或纳米颗粒本身相比，负载在载体上的纳米颗粒可以显着提高比表面积和表面能。另外，在工业应用中，需要将纳米颗粒分散固定在颗粒载体上，这可以使催化剂具有尺寸，形状和稳定性可调的特征，从而提高了催化性能。因此，高熵合金纳米颗粒（HEA-NPs）有望应用在催化，化学传感，生物学和能量转换等。但是，由于纳米粒子的快速生长和聚集，因此诸如电弧熔化和激光熔覆等常见的极端高温相关方法不适合制备HEA-NPs。尽管可以在相对温和的条件下生产多金属纳米颗粒，包括磁控溅射，混合金属氧化物上墨，电沉积，无损聚合物光刻法，但很难将HEA-NPs均匀地固定在颗粒状载体上。探索将HEA-NPs固定在这些颗粒载体上的有效方法，对于促进HEA-NPs的工业应用以及为设计催化剂和理解载体-金属相互作用具有重要意义。
有鉴于此，浙江大学张兴旺教授，阿贡国家实验室Jun Lu报道了湿浸渍后制备超小且高度分散的HEA-NP的通用且简便的快速移动床热解（FMBP）策略，该HEA-NPs最多包含10种不混溶元素（Mn，Co，Ni，Cu，Rh，Pd，Sn，Ir ，Pt和Au）的热解过程，通过混合金属氯化物前体的热解，将其负载在各种颗粒状载体上，例如碳载体（炭黑和氧化石墨烯），γ-Al2O3和沸石。
文章要点
1）研究人员在5 s内将金属前驱体（推进速度为20 cm s -1）迅速升温到923 K，而加热区的温度降至920 K。FMBP策略可确保由于快速达到高温（高于所有前体的热解温度）从而使混合金属前体同时发生热解，进而导致单体的高度过饱和，形成较小的核团簇形成HEA-NP，没有出现相分离。相反，FBP策略只能合成相分离的合金，因为在编程温度（20 K min-1）期间，每种金属前体会因其各种还原电位而依次还原。同时，研究人员模拟了放置在石英舟中的20 mg前体/氧化石墨烯（GO）的传热（采用ANSYS FLUENT软件）。结果表明，GO可以在5 s内达到923 K，这与实际实验时间一致。
2）研究人员通过FMBP策略合成了十元（MnCoNiCuRhPdSnIrPtAu）HEA-NP。首先，将湿式浸渍法将与1,10-菲咯啉（Phen）配位的混合重金属氯化物盐前体负载在GO上，然后通过FMBP策略在923 K上进行还原热解获得HEA-NPs。十元HEA-NPs以约2 nm的超小尺寸均匀地分散在GO上，HR-STEM显示，十元HEA-NPs的晶体结构为面心立方（fcc），此外，元素图谱表明10个元素均匀分布在纳米颗粒中，这表明HEA-NPs原子混合而没有相分离。
3）FMBP策略可以轻松合成广泛的HEA-NPs，包括五元合金（例如CuPdSnPtAu），六元合金（NiCuPdSnPtAu），七元合金（NiCuPdSnIrPtAu）和八元合金（CoNiCuPdSnIrPtAu），因此合成HEA-NPs的FMBP策略具有可靠性和通用性。元素图清楚地表明，这些负载在GO上的合金中的每个元素均被均匀混合而没有相分离。
4）在FMBP过程中，由于前体在高温下快速热解而导致其低的成核自由能，在热力学上有利于HEA-NPs的形成。研究人员发现，五元（FeCoPdIrPt）HEA-NPs具有很高的活性，并且在水分解中对析氢反应具有出色的稳定性。这主要是因为HEA-NPs中元素的协同作用。
该研究工作提出了一种可扩展的方法来生产HEA-NPs即FMBP策略，所得的HEA-NPs在催化，化学传感，生物学和能量转化中具有广阔的应用前景。FMBP策略为合成具有可调组成的合金和纳米材料提供了新的途径，它们具有广泛的潜在应用。
Gao, S., Hao, S., Huang, Z. et al. Synthesis of high-entropy alloy nanoparticles on supports by the fast moving bed pyrolysis. Nat Commun 11, 2016 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-15934-1
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15934-1
