物理学家Thamarasee Jeewandara
（同organic）有机 纳米合金合成用升
(A)石墨烯中激光诱导热离子发射的图示
这个过程分为四个步骤:(1)激光光子激发电子从价带到导带；(2)实现粒子数反转状态；(3)电子的俄歇途径；以及(4)一些热电子获得足够的能量并作为自由电子射出
(B)石墨烯纳米片穿过玻璃瓶的激光推进示意图，实现了石墨烯上负载的金属盐的均匀照射和还原
(C)当激光开启和关闭时，玻璃瓶上的前体的光学图像
(D)表面载有金属离子的石墨烯上激光诱导电子发射的图示
(E)在碳质载体上形成超细纳米合金的升工艺的四个步骤
不同颜色的球代表不同的金属离子或原子
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abm6541 高熵纳米合金(HENA)在材料科学和应用物理中有着广泛的应用
然而，由于导致相分离的缓慢动力学、前体的复杂预处理和惰性条件，它们的合成具有挑战性
在发表的一份新报告中，江和一组美国工业工程、纳米技术和材料科学的科学家
S
和中国描述了使用纳秒脉冲激光在碳质载体上将金属盐转化为超细HENAs的方法
基于独特的激光诱导热离子发射和碳上的蚀刻，研究小组收集了通过有缺陷的碳载体稳定的超细HENAs的还原金属元素
由此产生的过程产生了1-3纳米范围内的各种HENAs和每小时高达11克的金属元素，生产率达到每小时7克
该催化剂在氧还原过程中表现出优异的催化性能，具有很大的应用潜力
发展高熵纳米合金 金属纳米合金在能源领域和环境科学的化学反应中形成了广泛应用的关键催化剂
在传统的自下而上的工程路线中，如化学家采用湿化学技术合成金属纳米合金，相图中每种金属元素的混溶性可以避免颗粒形成过程中的相分离
高熵纳米合金中各种金属的化学计量比相等，由于其不寻常的物理和化学性质，引起了人们的极大兴趣
这些性质使它们成为氧还原反应的有吸引力的催化剂，在各个领域有广泛的应用
材料科学家展示了传统方法中的缓慢动力学如何挑战该过程，导致纳米合金中的相分离，并开发了一系列方法来应对这些挑战
在这项工作中，姜等人讨论了基于纳秒脉冲激光还原碳质载体上的金属盐直接制备负载的超细HENAs
与以前的实验相比，超快激光反应先于合金的相分离，从而作为直接和方便的方法合成合金库
纳米合金的透射电镜表征
(A和B)通过升方法制造的Pt纳米颗粒的TEM图像
石墨烯上铂纳米颗粒的SAED图案
(D)铂纳米颗粒的粒度分布
(E)石墨烯上PtPdNi纳米粒子的TEM图像和相应的(F)元素映射图，(G) SAED图案，和(H)粒度分布图
(I)石墨烯上PtPdCoNi纳米合金的高分辨率TEM图像以及相应的(J) SAED图案和(K)粒度分布图
(L)石墨烯上PtPdCoNiCuAuSnFe纳米合金的高分辨率TEM图像以及相应的(M) SAED图案和(N)粒度分布图
a
u
，任意单位
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abm6541 方法:激光诱导热离子发射减少(升) 在实验过程中，姜等人精确地将脉冲宽度为5纳秒、脉冲能量高达600 mJ的激光包发射到碳质支撑体上，产生了明显的等离子体羽流和电子喷流
科学家实施了一个三步过程；在第一步中，他们促进碳质载体吸收激光光子以产生金属离子和电子，随后在高温条件下引发碳质载体的还原和蚀刻
最后，姜等人在激光照射后立即冷却被还原的金属原子，使其在碳载体的缺陷位置上同化成超细纳米合金
该方法产生具有均匀尺寸和在载体上均匀分布的HENAs
研究小组将这一过程命名为激光诱导热离子减排，缩写为升
氦原子的元素分布分析
(A)石墨烯上PtAuRhIrSn HENAs的HAADF图像和相应的大面积元素映射
(PtAuRhIrSn HENAs中匹配良好的元素映射
原始ZIF-8纳米晶体激光冲击处理的ZIF-8块的PXRD图案
(C)石墨烯上具有11种元素(FeCoNiCuPtRhPdAgSnIrAu)的HENAs的HAADF图像和相应的元素映射
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abm6541 激光曝光 LITER(激光诱导热离子发射减少)方法主要包括两个步骤:将金属盐负载在碳质载体上以形成前体，并对前体进行激光处理
姜等以四层石墨烯负载的纳米复合材料为例来说明该方法
首先，他们在搅拌下将几层石墨烯粉末分散在含有氯化物金属盐的乙醇溶剂中
在真空下蒸发乙醇溶剂后，他们获得了石墨烯支撑的金属前体，然后将其装入玻璃瓶中，使金属前体在空气中经受纳秒激光脉冲
激光脉冲的光斑尺寸为5 nm，激光脉冲能量为620 mJ
在激光脉冲相互作用期间，它们形成高密度等离子体羽流，推动石墨烯薄片穿过整个容器
在激光照射下，石墨烯层吸收激光脉冲进行热转换，形成适合金属盐热解的高温局部环境
在激光照射后，金属盐迅速分解形成金属原子，以促进HENAs的形成，而没有相分离
前体合成和金属盐还原 在(高熵纳米合金)合成之前，蒋等人使用LITER在几层石墨烯上开发了超细铂纳米颗粒，以研究大气条件下的激光还原
为了制备前体，他们将四氯化铂(PtCl4)盐湿浸在几层石墨烯的表面上，并在真空下干燥样品以获得黑色粉末
该小组将这种前体装入玻璃瓶中，对产品进行激光处理
激光脉冲产生620 mJ的能量脉冲，脉冲持续时间为5 ns，光斑尺寸为5 mm，波长为1，064 nm，以通过激光脉冲引发金属盐的还原，并产生等离子体羽流
激光照射后，他们浸泡黑火药，在真空干燥下溶解未反应的盐
HENAs和石墨烯支撑体的表征
(A)通过升方法获得的不同母鸡的PXRD模式
(B)石墨烯、激光处理的石墨烯和其上带有金属盐前体的激光处理的石墨烯的拉曼光谱
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abm6541 HENA的材料表征及应用 他们通过显微镜对产品进行表征以揭示其结构，使用扫描电子显微镜显示产品如何识别原始的几层石墨烯，并使用透射电子显微镜和高角度环形暗场图像，他们揭示了产品均匀分布的形态
在石墨烯上形成的均匀纳米颗粒也表现出相同的选区电子衍射图案
江等
表明LITER(激光诱导热离子发射减少)可以推广到通过将指定的金属盐加载到前体上来开发石墨烯上的多种纳米合金，如使用能量色散光谱的元素映射所识别的
该团队使用相同的技术进一步研究了HENAs(高熵纳米合金)中元素的化学计量比和化学状态，以及X射线光电子能谱，以揭示元素的化学状态
江等人接下来进行了电化学性能分析，以通过将它们制作在碳纳米管上来理解HENAs的功能
他们设置了一个传统的旋转圆盘电极，使用线性扫描伏安法测量来评估催化性能
该团队认为，通过计算机或其他方法对HENAs进行合理筛选，可以发现性能更好的先进催化剂
HENAs在ORR中的电催化性能
(A)在不同转速下CNTs上PtPdRhFeCoNi的HENA催化剂的CV曲线和(ORR极化图
(C)在1600 rpm的速度下测量的不同催化剂的ORR极化图
(D)从电位为0时的Koutecky-Levich图得出的CNTs上PtPdRhFeCoNi的电子转移数
4 V与RHE
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abm6541 观点 通过这种方式，江和他的同事描述了通过相应的金属盐前体在石墨烯和碳纳米管上直接激光诱导热离子发射下的均匀高熵纳米合金(HENAs)的精炼过程
所得的HENA纳米结构在氧还原反应中表现出显著的催化性能
本文中介绍的激光诱导热离子发射减少(LITER)方法是一种先进的方法，可以将多种元素以可扩展和节能的方式混合到超小合金中
科学家们设想整合元素的丰富组合、超快激光技术和纳米特征，以生产具有广泛应用的各种属性的合金库
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