过氧化铜/二氧化锰纳米粒子交联的透明质酸水凝胶，用于增强乳腺癌的化学动力学/光动力/光热疗法效果

《Journal of Colloid and Interface Science》：Copper peroxide/manganese dioxide nanoparticles crosslinked hyaluronan hydrogel for enhanced chemodynamic/photodynamic/photothermal therapy in breast cancer

石墨烯量子点修饰的中熵（oxy）氢氧化物（FeCoNiMnOOH/GQDs）在碱性电解质中表现出优异的双功能电催化性能，OER过电位210 mV（10 mA/cm2）和HER过电位70 mV（10 mA/cm2），电解槽电压1.53 V（1.0 M KOH）和1.59 V（1.0 M KOH + 0.5 M NaCl），优于Pt/C//RuO?。DFT计算表明电子结构耦合使d带中心靠近费米能级，降低吉布斯自由能垒。

　　在当前全球能源转型的大背景下，传统化石燃料的有限供应以及其燃烧所带来的严重环境问题，使得开发新型可再生能源技术成为科研界的热点。氢能源因其清洁、高效、可再生等优点，被视为未来能源体系的重要组成部分。然而，氢气的生产方式之一——水电解技术，其效率和经济性受到氧气析出反应（OER）和氢气析出反应（HER）反应动力学缓慢的限制。为了解决这一问题，科学家们不断探索高效、稳定且成本可控的电催化剂，以推动水电解技术的实际应用。

近年来，高熵材料（HEMs）因其独特的“混合效应”在电催化领域展现出巨大潜力。这类材料通常由五种或以上金属元素以近等摩尔比例组成，其高配位熵能够有效调控材料的电子结构，从而提升催化活性。然而，高熵材料在实际应用中也存在一些问题，例如元素种类过多导致的成本上升和回收难度加大。因此，研究者开始关注中熵材料（MEMs），这类材料在保持较高催化性能的同时，降低了材料复杂性和成本。中熵材料通常由三种到四种金属元素组成，其独特的结构特性使其在电催化过程中表现出良好的协同效应。

在此基础上，科学家进一步探索了将中熵材料与碳基材料结合的可能性。其中，石墨烯量子点（GQDs）作为一种新型的碳纳米材料，因其优异的导电性、丰富的表面官能团、高分散性以及特殊的缺陷和边缘位点，被认为能够有效改善中熵材料的催化性能。GQDs不仅可以增强电子转移能力，还能通过界面工程优化电催化剂的结构，从而提升其在OER和HER中的表现。此外，GQDs的Lewis酸碱位点也为反应中间体的吸附和脱附提供了有利条件，进一步促进了反应的进行。

本研究中，研究人员设计并合成了基于中熵（oxy）氢氧化物的石墨烯量子点修饰材料——FeCoNiMnOOH/GQDs。该材料通过共沉淀和低温水热法相结合的方式制备，展现出卓越的电催化性能。实验结果表明，在10?mA?cm^-2的电流密度下，FeCoNiMnOOH/GQDs在OER中的过电位仅为210?mV，在HER中的过电位仅为70?mV。相比之下，商用Pt/C || RuO₂催化剂的性能略逊一筹，表明FeCoNiMnOOH/GQDs在催化效率方面具有显著优势。此外，该材料在碱性电解质和模拟海水条件下的稳定性也得到了验证，进一步拓宽了其应用范围。

研究人员通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了GQDs在提升FeCoNiMnOOH/GQDs催化性能中的作用机制。计算结果显示，GQDs的引入显著改变了金属原子的电子结构，使其d带中心更接近费米能级，从而降低了反应中间体的吸附能，提高了反应动力学。这种电子结构的优化不仅增强了材料的催化活性，还提升了其在实际应用场景中的稳定性。

FeCoNiMnOOH/GQDs材料的优异性能源于其独特的结构设计和材料组合策略。中熵系统通过调控金属元素的配位环境，增强了材料的电子传导性和反应活性，而GQDs的引入则进一步优化了这些特性。GQDs的高导电性有效缓解了中熵材料本身存在的导电性不足问题，使其在电催化过程中能够更高效地传输和分配电荷。此外，GQDs丰富的表面官能团和缺陷位点为反应提供了更多的活性位点，从而提升了催化效率。

在实际应用中，FeCoNiMnOOH/GQDs材料不仅适用于碱性电解水系统，还表现出良好的适应性，能够在模拟海水中稳定运行。模拟海水作为常见的电解质环境，其成分复杂且含盐量较高，对电催化剂的稳定性提出了更高的要求。FeCoNiMnOOH/GQDs在该环境下的优异表现，表明其具备广泛的应用前景，特别是在海洋环境下的绿色能源开发中。

为了进一步验证FeCoNiMnOOH/GQDs的催化性能，研究人员构建了一个双电极电解器，并测试了其在不同电解质条件下的工作电压。实验结果显示，该电解器在10?mA?cm^-2的电流密度下，仅需1.53?V（在1.0?M KOH电解质中）和1.59?V（在1.0?M KOH + 0.5?M NaCl电解质中）即可实现高效的水电解反应。这一结果不仅优于商用催化剂，也表明FeCoNiMnOOH/GQDs在实际应用中具有显著的优势。

此外，研究团队还对FeCoNiMnOOH/GQDs的制备方法和材料特性进行了系统分析。通过调控金属元素的比例和GQDs的负载量，研究人员成功优化了材料的结构和性能。实验结果表明，FeCoNiMnOOH/GQDs的催化性能与其组成元素的配比密切相关。合理的元素组合不仅能够提升材料的导电性，还能增强其在反应过程中的自重构能力，使其能够适应不同的反应条件。

在实际应用中，FeCoNiMnOOH/GQDs材料展现出良好的可回收性和环境友好性。这不仅降低了材料的使用成本，还减少了对环境的负担。由于其在碱性和模拟海水中的稳定性，该材料有望在海洋能源开发、大规模氢气生产等领域发挥重要作用。同时，该材料的制备方法也具有一定的可扩展性，为未来开发更多类型的中熵电催化剂提供了理论依据和技术支持。

综上所述，FeCoNiMnOOH/GQDs材料的开发为水电解技术提供了一种新的解决方案。其优异的催化性能和稳定性，使得该材料在实际应用中具有广阔的前景。同时，该研究也为中熵材料与碳基材料的结合提供了新的思路，推动了先进电催化材料的创新和发展。未来，随着对这类材料的深入研究，有望开发出更多高效、稳定且经济的电催化剂，为实现可持续能源体系做出更大贡献。