近期，物理学院光驱动碳中和研究团队在高熵光热催化领域取得重要进展，通过铜基催化剂的二维高熵化协同提升其光热CO2加氢活性和稳定性，并与光热系统耦合成功实现了高效太阳光热CO2加氢制CO，相关工作“Cu-based high-entropy two-dimensionaloxide as stable and active photothermalcatalyst”以河北大学为第一单位发表在《Nature Communications》（2023, 14:3171）。李亚光博士为论文第一作者兼通讯作者，叶金花教授、燕山大学张利强教授为共同通讯作者。
铜基纳米材料是众多光热催化的基准催化剂，受限于较低的塔曼温度（约400℃），铜基催化剂容易在高温光热催化过程中团聚失活，降低其使用寿命。协同增强铜基光热催化剂的催化稳定性和活性是面临的一个重大挑战。本工作中，李亚光与叶金花教授、张利强教授合作，采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）模板法合成了六元到十一元的高熵二维（2D）材料。经优化的铜基高熵二维材料在400-800℃之间保持结构稳定，且CO2加氢制CO性能在500℃时达到417.2 mmol g-1h-1。将铜基高熵二维材料与光热器件结合，在两个标准太阳光辐照下，光热催化CO2加氢制CO的生成速率达到248.5 mmol g-1h-1，光能到化学能转换效率为36.2%，连续7天的室外光热催化CO产量达到571 L。该研究结果表明高熵二维材料为协同提高催化剂的稳定性和活性提供了一条新路径，并扩展了光热催化的应用范围。
以上工作得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省教育厅、河北大学生命科学与绿色发展研究院、河北大学自然科学多学科研究项目、北海道大学光激子项目等经费的资助以及河北大学物理学院公共测试中心的大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-38889-5
