氯气及其活性氯物种不仅是化工生产的重要原料，更是医疗消毒、水处理、感染控制领域的核心杀菌剂。本研究开发的高效、稳定析氯催化剂，为实现低成本、按需、便携式的现场氯消毒剂制备提供了全新解决方案。该研究揭示的高熵材料调控反应路径的机制，启发研究人员探索利用类似的电催化策略，在肿瘤区域原位生成高选择性细胞毒性物质，为开发新型电催化肿瘤治疗方法奠定了材料与理论基础。
针对这一挑战，团队吕毅教授、刘晓菲副研究员以及动力工程多相流国家重点实验室沈少华教授等提出了原子级“熵引导”（entropy-guided）材料发现策略，从单一的CoSb2O6结构出发，通过DFT系统计算不同金属取代后形成能与晶格兼容性，从元素周期表中筛选出10种金属构建可稳定共存的高熵体系（MSb2O6，M = Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn）。进一步结合图神经网络（GNN）与蒙特卡洛采样，在10⁵个可能构型中预测出最具热力学与电催化优势的组合，揭示高熵材料的多组元无序结构可降低体系自由能（ΔG = ΔH − TΔS）并优化活性位的电子分布。理论计算表明，随着金属组元由2、6到10种逐步增加，反应能垒不断降低，Cu位点成为最优活性中心。
目前，该研究成果以“熵引导发现十元三金红石锑酸盐用于电催化析氯反应”（Entropy-guided discovery of denary trirutile antimonates for electrocatalytic chlorine evolution）为题发表于能源领域顶级期刊《Joule》。该研究通过“ML+DFT设计”的策略实现了以多元素无序促进电子结构优化并加速催化剂的发现。通过熵效应调控多元金属锑酸盐的电子结构与表面应变，在非贵金属体系中实现接近理想反应能垒的电催化行为。该研究不仅为绿色化工提供了替代方案，更开创了“高效工业催化剂”向“新型生物医学功能材料”跨界应用的新范式。未来，团队将重点推进该材料在植入式抗感染医疗器械、便携消毒微系统及电催化治疗等方向的应用基础研究，推动科研成果服务人民生命健康。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125003812
