基于第一性原理计算结合实验研究高熵氧化物光催化剂制氢：电负性的重要性

高熵氧化物（HEO）包含至少五种主要阳离子，最近作为通过水分解制氢而新兴的光催化剂。尽管具有巨大的潜力，但阳离子混合对光催化活性的影响仍不完全了解。本研究通过第一性原理计算结合实验方法，探讨了各种元素对电子结构和水分解性能的影响。结果表明，HEO 的带隙相当于 TiO2 的不同多型物（晶锈、晚晶矿和锈）。电负性较低的阳离子如钆和锆提供最强的水吸附能，作为水吸附的活性位点。此外，含有高度电负性阳离子如钒和钽的阳离子与钆和锆共存可增强对水分子电子的转移，提高分解效率。这些发现表明，通过协同掺杂电负性不同的阳离子，可为设计高熵光催化剂提供新策略。