近日，海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海洋动力资源方向，田新龙教授“海洋清洁能源”创新团队在Nature Communications发表了题为《活字印刷术合成高熵单原子催化剂》的研究论文。海南大学化学工程与技术学院2020级博士生饶鹏为论文第一作者，南海海洋资源利用国家重点实验室田新龙教授为通讯作者。

当前我国正加速推动能源结构变革，氢能作为实现“双碳”目标的重要途径，其发展已成为全球性的研究热点。开发高效的氢能转换技术是国家能源战略和经济可持续发展的重大需求。质子交换膜燃料电池因其能量转化效率高、功率密度大、零污染、无碳排放等优点，被誉为21世纪最具应用前景的清洁能源技术之一，也因此被视为新能源汽车和多种供能装置理想动力源。开发廉价且具有高性能的非贵金属氧还原催化剂和膜电极，对推动燃料电池的大规模商业化和可持续发展、以及我国和海南省氢能产业的可持续发展都具有十分重要的意义。

单原子催化剂由于其独特的电子结构，均一的活性中心和接近100%的原子利用率，在众多催化反应中均展示出了优异的催化活性，展现出巨大的应用前景。另一方面，多元活性中心单原子往往能提供更多种类的活性中心，且相邻原子间的协同作用也有益于提高其电催化活性，被认为是单原子催化剂的下一个突破口。然而，目前的单原子催化剂的研究一般仅限于一元至二元单原子催化剂，对于多元活性中心单原子催化剂的研究报道很少，主要是难以实现将不同种类的金属原子稳定的锚定在单一载体上，极大的限制了单原子催化剂的研究和应用领域。因此，迫切需要开发一种通用且高效的方法来实现具有多元活性中心的单原子的可控合成。

本文灵感来源于“活字印刷术”，报道了一种简便、高效的“点对点”印刷策略实现了单原子催化剂从五元到十一元的可控制备。作为典型案例，所制备的五元高熵单原子催化剂展现出了优异的催化活性，耐久性和器件性能。该论文是“海洋清洁能源”创新团队继5月份在Cell子刊Cell Rep. Phys. Sci. 2022, 3:100880发文以来，在催化剂的精确设计与调控（J. Mater. Chem. A 2022, 10, 6531; Small, 2022, 202203506; Appl. Catal. B: Environ. 2022, 317, 121796; Chem. Eng. J. 2022, 448, 137709），催化机理和衰减机制解析（Energy Environ. Mater. 2022, 12371; eScience 2022, 10.1016/j.esci.2022.05.004; Mater. Today Nano 2022, 18, 100216; Carbon Energy 2022, 10.1002/cey2.192），规模化合成和器件应用（Appl. Energy 2022, 317, 119213; ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 11, 13369; Appl. Catal. B: Environ. 2022, 308:121223; J. Energy Chem. 2022, 70, 230)，团队在氢能利用领域取得又一个突破。

该研究得到了国家自然科学基金(22109034, 22109035, 52164028, 62105083)、海南省重点研发计划（ZDYF2021GXJS207, ZDYF2020207, ZDYF2020037）、南海海洋资源利用国家重点实验室开放基金(MRUKF2021029)、 海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)-20008, 20082, 20083, 20084, 21065,21124,21125）和海南省院士创新平台专项研究基金的资助。

本文来源：海南大学