在酸性条件下通过水电解实现可持续氢生产的过程中，铂族金属（尤其是铂（Pt）被视为基准催化剂。它们的有效性源于几乎理想的氢吸附吉布斯自由能（ΔGH?），这有助于实现最佳的反应动力学[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。然而，单金属Pt催化剂的广泛应用受到高成本和有限长期稳定性的严重限制，因为它们在运行过程中容易发生中毒和结构退化[7]。因此，主要的研究方向是开发能够减少贵金属含量同时增强抗腐蚀性和结构稳定性的催化剂。
近年来，高熵合金（HEAs）作为一种新型材料应运而生。通过将多种金属元素结合到单相固溶体中，HEAs利用“高熵效应”引起严重的晶格畸变，调节电子结构，并在催化剂表面创建多种活性位点[[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]。这种多元素协同结构提供了一种优化ΔGH?的方法，超越了单一元素所能实现的效果，从而促进了高效的电荷和质子传输。这种方法不仅减少了对贵金属的依赖，还显著提高了催化剂的内在活性和长期稳定性[[15], [16], [17], [18], [19]]。
传统的HEAs合成方法（如高温退火）通常会导致纳米颗粒粗化及相分离，从而影响催化活性和材料均匀性。相比之下，高温冲击（HTS）策略采用非平衡过程，即瞬间加热/快速冷却[[20], [21], [22], [23]]。该技术能够在极短时间内实现前体的完全分解、原子均匀混合和合金化，有效抑制了由扩散驱动的颗粒生长和相分离[[24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36]]。因此，HTS方法为生产超细且成分均匀的高熵合金纳米催化剂提供了一条新颖且可扩展的途径。
高熵合金的形成受热力学和动力学的共同控制。从热力学的角度来看，吉布斯自由能方程G = H ? TΔS表明，在高温脉冲下，熵项（TΔS）变得占主导地位，有利于形成和稳定单相固溶体。随后的快速冷却有效地“冻结”了这种无序结构及其相关缺陷，从而产生稳定的纳米颗粒。从动力学的角度来看，我们的过程利用焦耳热将涂有有机金属前体的碳纸电极的温度瞬间升高至约600°C（在惰性气氛中）。这引发了有机配体的快速热解和金属原子的还原，随后这些金属原子迅速成核并发生短程扩散，形成均匀的合金。快速冷却速率对于防止颗粒粗化至关重要，从而得到超细且均匀的高熵合金纳米结构。
系统的表征证实了这种方法的成功。所得催化剂颗粒分布均匀，具有面心立方（fcc）相。此外，热冲击还诱导了碳载体的部分石墨化，在每个纳米颗粒周围形成了薄层石墨壳。这种独特的纳米结构，由高熵核心和导电保护壳组成，直接转化为优异的电催化性能。电化学测试表明，高熵合金纳米颗粒在氢演化反应中表现出低过电位、最小的电荷转移阻力以及较大的电化学活性表面积（ECSA）。特别是PtRuIrMnFe/C催化剂，在连续运行400小时后仍保持其结构和功能的完整性。这种优异的性能归因于高熵合金固溶体和石墨界面的协同优势。
