高熵合金(HEA)由于其高强度、高硬度、高热稳定性和化学稳定性等独特性能而在各个领域引起了广泛关注。

与通常掺入少量的一种或两种附加金属的传统合金不同，HEA构成了五种或更多金属以相同原子比组成的固溶体。这种独特的成分产生了独特而复杂的表面结构，其中包含许多适合催化反应的不同活性位点。因此，近年来，HEA纳米颗粒(NP)的催化潜力得到了广泛的研究。

然而，尽管HEANP具有潜力，但从未被用作生长单壁碳纳米管(SWCNT)的催化剂。SWCNT是由碳制成的纳米级管，具有卓越的性能，例如卓越的强度以及导热性和导电性，使其在电池组件和生物医学和农业应用的生物传感器等许多领域具有价值。

因此，迫切需要有效的单壁碳纳米管合成方法，从而需要开发有效的催化剂。

在一项开创性研究中，由名城大学应用化学系TakahiroMaruyama教授领导的日本研究小组首次实现了使用HEANP生长单壁碳纳米管。

“碳纳米管在许多领域都具有巨大的潜力。如果我们能够降低其合成成本并通过改进催化剂实现选择性单壁碳纳米管的生长，那么它可以为高速设备和各种光学传感器铺平道路，让我们的生活更加舒适。”丸山。

在之前的研究中，Maruyama教授的团队使用铱、铂和铑等单一金属作为催化剂，成功地生长了单壁碳纳米管。基于他们的发现，在这项研究中，他们使用了由五种铂族金属(5PGM)组成的HEANP，包括铑、铷、钯、铱和铂。

Maruyama教授解释说：“考虑到PGMHEANP通常比单独的PGM催化剂具有更高的活性，我们推测由PGM组成的HEANP可能充当生长SWCNT的高活性催化剂。”

该团队通过化学气相沉积(CVD)工艺合成了单壁碳纳米管，其中单壁碳纳米管是通过在真空中的固体表面上逐个原子沉积材料层来生长的。使用乙炔作为原料，以5PGMHEANP作为催化剂，在7500C下进行CVD10分钟。这导致了长度超过1微米的高密度SWNCT的生长。此外，拉曼分析表明SWNCT的直径在0.83-1.1纳米范围内。

为了比较HEANP的性能，他们还使用各种金属作为催化剂，以及铁和钴(在同一CVD工艺中获得高产单壁碳纳米管最常用的催化剂)合成了单壁碳纳米管。实验表明，HEANP的催化活性明显高于单个PGM金属，与铁和钴的催化活性相当。

研究小组将这种高活性归因于HEANPs独特的表面结构，由于其原子结构的多样性，为催化反应提供了各种活性位点。

“我们的结果表明，5种PGMHEANP非常适合小直径SWNCT的生长，代表了材料之间的全新匹配。此外，鉴于HEA成分可能有无数种组合，我们的研究可以为更优质的催化剂铺平道路，”高村教授说。

总体而言，这项研究证明了HEANP作为高质量SWCNT生长催化剂的有效性，为碳纳米管研究开辟了新途径。

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