氢能，尤其是通过电解水产生的绿氢，因其可持续性而被广泛认为是21世纪理想的能源选择。相对于电解过程中阴极的析氢反应（HER），阳极的OER反应需要更高的过电位，反应动力学更加缓慢，因此开发OER催化剂面临的挑战更大。OER反应过程中，催化剂的高催化活性主要得益于其优化的电子结构。这种结构使得活性位点能够在“活化态”下与中间产物进行快速的电子交换，从而提高反应速率。然而，为了保持稳定，催化剂必须处于 “惰性状态”，防止活性元素的腐蚀与表面重构，要求催化剂与中间产物之间的电子交换减慢，甚至停止。这种活性与稳定性之间的倒置关系，使得两者难以同时兼顾。目前，大多数提高催化剂稳定性的策略通常都以牺牲活性为代价，反之亦然。这种权衡限制了电解水技术的进一步发展。

为了应对这一难题，北京科技大学新金属材料国家重点实验室刘雄军研究员和吕昭平教授提出了一种解决传统催化剂难以兼顾活性和稳定性的新思路，在多孔高熵合金催化剂表面形成双层纳米结构，分别控制活性和稳定性：外层非晶态高熵氧化物层中Fe、Co、Ni和Nb元素的协同作用（即：高熵效应）有效降低形成 HOO* 中间产物的能垒，从而显著提高催化活性；而内层的非晶态NbOx在OER过程中，通过向外扩散补充外层Nb元素的溶解，确保了催化剂的长期高活性（在500 mA cm^-2下，该催化剂能够稳定工作超1600 小时）。此外，通过电化学处理，催化剂的活性可以被重新激活，这不仅大幅延长了其使用寿命，同时也降低了成本。这种动态补充机制不仅为开发具有工业应用潜力的高性价比催化剂提供了新思路，也为解决电催化剂活性与稳定性之间的固有矛盾开辟了新途径。

相关成果以“Empowering multicomponent alloys with unique nanostructure for exceptional oxygen evolution performance through self-replenishment”为题在线发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊Joule上。

       论文第一作者为李志斌，吴若愚，段大波；论文通讯作者为刘雄军、吕昭平。论文通讯单位为北京科技大学。合作者包括西北工业大学李睿副教授、北京钢铁研究院王晶博士、重庆大学陈厚文教授、国家同步辐射研究中心陈世伟博士，北京科技大学吴渊教授、王辉教授、蒋虽合教授和张晓宾副研究员。该项目得到了国家自然科学基金（52071024，51921001）的支持。

代表性数据概览

图1 具有双层纳米结构的多孔高熵合金韧带表面的微观结构

图2双层纳米结构催化剂的动态补偿机制及优异的OER性能