高熵合金納米線長效海水電解制氯氣獲進展

　　氯氣是現代化學工業的基礎原料。海水作為地球最豐富的氯離子資源，被認為是理想的替代原料。

　　近日，中國科學院國家納米科學中心在高熵合金納米線構筑及其海水電解直接制氯研究方面取得進展。研究團隊通過構筑超細高熵合金納米線電催化電極，實現了海水電解直接制氯體系的高效穩定運行。

　　研究團隊結合原位X射線吸收譜、原位紅外光譜及理論計算，對催化劑反應過程中的結構演化進行系統解析。結果表明，相較于高熵合金塊體材料，超細高熵合金納米線催化劑表面優先生成活性氧物種，并降低氯氣生成與脫附能壘。同時，高熵合金納米線的原子臺階上的高曲率位點所引起的角邊效應可以調控電子結構，有效抑制副反應發生，實現高選擇性氯氣析出。理論計算進一步證實，該獨特結構能夠精準調控CER反應中間體吸附強度，在動力學與熱力學上均有利于氯氣生成。

　　技術經濟分析表明，該體系相較傳統氯堿工藝可顯著降低32.8%的總生產成本，其中高熵合金電極促使電力消耗降低超50%，海水替代高純鹽水使原料成本降低超80%。

　　該研究從高熵合金納米材料結構設計、反應機理解析到電解系統構建與經濟評估，系統展示了海水直接電合成氯氣的可行技術路線。研究表明，高熵納米材料在復雜嚴苛的電解環境中具備獨特的穩定性與電子調控能力，為開發新一代綠色氯堿技術提供支撐。

　　相關研究成果發表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。

海水電解新型氯堿工藝的工業級運行表現及經濟評估