科创中国

90%的化工品生产需要高性能催化剂，清洁能源汽车及燃料电池的商业化也离不开高性能催化剂。然而，现有商用催化剂一般为贵金属（价格昂贵）或简单合金（性能及稳定性差），无法实现高效、节能、环保的催化过程及清洁能源利用。高熵合金催化剂，通过将4-5种不同非贵金属混合成高熵合金态，革命性地提高了催化剂的活性、稳定性，且材料及制造成本价格低廉，非常易于连续化快速制造生产，对传统化工行业和清洁能源催化提供了优异的新材料平台和巨大的可预见的前景。该发明成果在2018年在国际顶级杂志《科学》以封面文章报道（Science 2018, 359, 1489.），并获得了美国工业界2020年发明创造100奖（工业界的奥斯卡奖）。

新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。

以化工催化中氨气氧化制硝酸为例，工业界使用贵金属PtPdRh催化剂网格，价格高昂，并且反应温度为900℃。使用纳米分散的高熵合金催化剂（PtPdRhCoCe）,整体贵金属用量减小90%以上，且反应温度降低200℃，可同时实现性能优异及高度稳定。因此，通过针对不同反应进行高熵合金催化剂的开发，有望代替贵金属催化剂，大大提升反应活性及能源效率及产品产出率等。

该成果技术成熟，需要根据具体化工催化反应或清洁能源催化反应相结合，针对性开发高性新型高熵合金催化剂体系。

（1）传统化工催化：已经开发的高性能高熵合金催化剂用于NH3氧化，NH3分解，NH3合成，CO氧化，CH4氧化，CH4燃烧等，其他反应也可以进行快速开发。

（2）清洁能源电催化：已经开发的高熵合金体系用于水分解（H2, O2），氢能源燃料电池，甲醇燃料电池，乙醇燃料电池，CO2还原等，其他反应也可以进行快速开发。

（3）高性能下一代电池：已经开发的高熵合金体系用于Li-空气电池，Li-CO2电池，Li-O2电池等，其他反应也可以进行快速开发。

姚永刚，华中科技大学教授，博导。师从美国马里兰大学胡良兵教授，并与多名国内外知名学者合作。长期从事材料的超高温合成与制造技术，特别是多元高熵材料及其在能源、催化、环境领域的应用研究。成果在《Science》(封面)、《Nature Nanotechnology》、《Nature Catalysis》、《Science Advances》等学术期刊发表，总被引用10000余次，授权美国发明专利多项，并获得美国“2020 R&D 100 award”。担任Metals、 Frontiers in Energy Research期刊的编委会成员，Nano Research的客座编辑，并参与多个杂志的青年编委。

该发明成果在2018年在国际顶级杂志《科学》以封面文章报道（Science 2018, 359, 1489.），并获得了美国工业界2020年发明创造100奖（工业界的奥斯卡奖）。基于相关研究研究成果，申请了多项发明国外专利，如Nanoparticles and systems and methods for synthesizing nanoparticles through thermal shock、Thermal shock synthesis of multielement nanoparticles，在生产和科研中起到了重要作用，意义重大。

后续将进行继续研发并与企业合作，实现落地转化，该技术先进，与同类产品相比，竞争优势明显，预计取得的经济收益和社会效益将十分可观。

后续拟与传统化工催化、清洁能源电催化、高性能下一代电池等领域的企业合作，通过技术转让、技术许可、技术服务、合作开发等多种方式，推动“新型高熵合金催化剂”成果的落地转化，实现产业化应用。