催化

综上所述，多孔材料以其结构和功能可调的优势，在连续流催化领域展现出广泛的应用潜力和科学价值。

近年来，其在多相光催化领域显示出广阔的应用前景。

江苏科技大学李颖果/于超&上海交通大学巩伟等人系统地总结了多孔功能材料在连续流催化领域的最新研究进展。

ESR信号显示了大量的·OH和SO₄·⁻自由基，而仅检测到少量的O₂·⁻,和1O₂，突出了自由基途径对污染物降解的主要贡献并证明了对含氧中间体的吸附对高级氧化催化降解有利。

c连续流反应器中生物催化过程的示意图。

它们与连续流技术的集成显示出彻底改变传统催化过程的巨大潜力。

这些方法旨在实现稳健、可回收和稳定的催化过程，从而推进分子笼在精细化工和药物合成中的实际应用。

这种整合大大提高了催化过程的整体稳定性和时空产率。

乡村废弃物电催化转化

为了克服这些缺点，研究人员一直在寻求笼式固定化的异质策略并将其集成到连续流动催化系统中。

与传统间歇式反应器相比，聚合碳氮化物由于其比表面积高、孔结构可控、易于固定化等优点，被广泛应用于连续流催化系统中，构建高效、稳定、可扩展的光催化反应平台。

将反应单元与膜分离或吸附等分离模块集成可以构建高效、集成的催化系统。

dIPpop-1的多功能催化位点、多功能活性及多组分流催化的示意图。

II中熵催化剂的结构与元素协同调控：双功能性的实现并提高催化活性

与基于过渡金属和贵金属的代表性催化剂相比，表现出较优异的OER催化活性。

同时Fe、Co和Ni元素组成的硼化物纳米晶，为两种催化反应提供了不同的高效活性位点，赋予了催化剂较好的双效催化活性。

在1.0MKOH中测试不同样品的电解水催化活性。

由于含氧中间体OH*的吸附强度，决定两种催化反应的催化活性，因此适中的OH*吸附强度是赋予材料双功能性的关键，基于多主元合金的元素协同效应及非晶形成能力，设计了(FeCoNi)₈₀B₂₀的中熵合金催化剂，本研究利用基于快速凝固理论的熔体抽拉方法，制备了具有非晶-纳米晶结构的合金纤维，其非晶基底具有较好的抗腐蚀能力，可以提高其在不同pH环境及污染物下的稳定性；

(FeCoNi)₈₀B₂₀催化剂对高级氧化降解和电解水催化都表现出突出的催化活性和耐久性。

总体而言，密度泛函理论结果表明，铁和镍的中心本质上有利于这两个催化过程，而非晶-纳米晶结构增加了活性中心的数量，纳米晶进一步增强了催化活性。

根据中熵合金的非晶-纳米晶结构，建模了(FeCoNi)₈₀B₂₀-Ni₄B₃/Fe₃B异质结，对两种催化反应的反应步骤能垒进行计算，发现纳米晶展现了比非晶基底更加优越的催化活性，证明了非晶-纳米晶结构的优越性，同时Ni位点为OER的最佳催化活性位点，Fe位点为高级氧化降解最佳活性位点，非晶(FeCoNi)₈₀B₂₀、(FeCoNi)₈₀B₂₀-Ni₄B₃和(FeCoNi)₈₀B₂₀-Fe₃B的总态密度(TDOS)分析显示，Ni位点增加了费米能级附近的空态密度，表明存在大量与Ni相关的不成对电

电解水催化的活性与稳定性。

联用催化活性及理论计算结果。

2015年高熵氧化物(HEO)的问世将高熵概念拓展至氧化物，2018年纳米尺度HEA的成功合成显著提升了催化活性，推动高熵材料在染料降解、氨氧化、析氢/析氧等催化反应中的广泛应用。

严重的晶格畸变效应因不同原子尺寸和键能差异引起局部应变，可调节电子d带中心、降低反应能垒并诱导大量缺陷，从而优化催化活性；

碱土金属(Ca、Mg)虽非直接活性位，却在优化HEC结构和表面性能、增强催化活性和稳定性方面发挥着关键作用。

COFs卓越的结构稳定性和不溶性支撑了填充催化剂在长时间连续运行期间的机械完整性和催化活性保留。

b提高金属有机框架在批量和连续流反应中的化学稳定性、催化活性和对映选择性。

c在油中离子液体Pickering乳液单个液滴内共定位两种不同的催化活性亚舱(SCs)，形成仿生微反应器。

尽管它通常缺乏内在的催化活性，但它可以作为一种优异的载体材料，有效地增强传质并实现活性位点的高度分散负载和精确组装。

绿色氢能是全球能源转型的重要方向，而电催化析氢反应是实现无碳制氢的关键路径。

探索源自生物质或可生物降解聚合物的多孔催化材料可以显着减少环境足迹。

此外，具有刺激响应、自适应或自愈功能的智能催化材料的设计代表了一个有前途的前沿领域。

为了明确同步试验中不同条件对催化性能的影响，对通电、染料和氧化剂变量条件下进行了相关性能测试，RhB和Na₂S₂O8的存在对OER性能仅产生可忽略的影响，而在外加电流下，由于增强的电子转移，脱色效率显著加快。

基于(FeCoNi)₈₀B₂₀的高级氧化降解和电解水催化性能，这两个过程可以同时进行。

尽管与污水中电解槽腐蚀相关的挑战仍然存在，但这种双功能系统的低成本和高催化性能强调了污水中电解水的可行性，并突出了其工业应用的潜力。

论文首先回顾了HECs在生物质衍生化学品增值领域的发展历程，深入解析了其四大核心效应(高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应)与催化性能之间的内在关联。

在构建用于生物质增值反应的HECs时，元素选择是决定催化性能的核心。

高熵材料与碳载体的轨道杂化、催化剂界面的调控，以及HEA/HEO复合催化剂的协同效应，均显著提升了催化性能。

文章聚焦于金属有机框架(MOFs)、共价有机框架/聚合物(COFs/COPs)、分子笼(Cages)、多孔硅酸盐(MesoporousSilica)、整体材料(Monoliths)及聚合碳氮化物(PCNs)等新兴多孔材料，探讨其作为催化剂或载体在固定床、填充床和微反应器等连续流系统中的设计策略与催化性能。

此后十余年间，研究主要集中于HECs的基本特性，直至2014年Li等人首次将其用于甲醇电氧化，开启了催化应用的先河。

HECs在催化反应中的核心效应。

III高熵材料的定义、核心效应及其与催化反应的关系

b生物质衍生化学品的增值利用涉及多种催化反应，包括加氢、脱氢、C-C键和C-O键断裂、碳链增长等。

相对于其他催化反应，高熵催化剂在生物质衍生化学品高值转化中应用相对较晚。

第四，创新结构设计策略：可借鉴高熵材料在其他催化反应的最新成果，如气凝胶、尺寸工程、晶体工程等策略，并结合原位表征深入研究动态重构机制。

c连续流光催化反应器设计。

所设计的连续流光催化反应器系统示意图。

a使用单体多孔凝胶(MPG)进行催化反应的流动反应器概念示意图。

根据多孔材料的特性对不同的连续流催化反应进行了分类。

电解水催化制氢是高效的制氢手段，然而，对电解液较高的水质要求仍然是阻碍其大规模应用的挑战。

用于连续流催化的共价有机框架(COFs)。

HECs的多组元设计策略、缺陷调控及原位重构能力，为高选择性、高效率的生物质催化提供了新途径。

双重调控，提升活性：通过调控高级氧化降解及电解水催化相似的含氧中间体吸附能，实现了中熵合金双效催化剂的开发，利用快速凝固熔拉制备的合金纤维具备非晶-纳米晶结构，非晶基底提升了污水中的抗腐蚀能力，纳米晶为不同催化反应提供活性位点。

该策略制备的催化剂在模拟生活废水中可以进行电长时间稳定电解水催化(~100小时)，并在1小时内完成对废水污染物的降解。

针对高级氧化降解及电解水催化最佳pH条件的不匹配以及降解效率和电解性能的难以平衡的问题。

与常规高级氧化测试相比，高级氧化降解和电解水催化同步进行时，具有更高的降解效率。

在这项研究中，开发了一种高级氧化降解和电解水催化的双功能催化剂，并证明其在模拟污水中可进行催化。

最后，从材料设计、反应机理、系统工程及可持续性四个维度提出了未来发展方向，强调通过多尺度模拟、原位表征、模块化反应器构建及智能化控制等手段，推动多孔材料在连续流催化中的工业化应用，为理性设计高效、稳定的非均相连续流催化体系提供了理论指导与技术参考。

然而，催化剂的性能仍是决定连续流系统整体效率的关键，其中多孔材料因其高比表面积、可调的孔道结构及丰富的功能化位点，成为构筑高效连续流催化体系的核心要素。

总体而言，密度泛函理论结果表明，铁和镍的中心本质上有利于这两个催化过程，而非晶-纳米晶结构增加了活性中心的数量，纳米晶进一步增强了催化活性。

此外，利用机器学习和自动化技术促进催化剂设计、工艺优化和系统控制方面的智能决策是一项重大进步。

IV构成生物质衍生化学品高值转化高熵催化剂的高频元素

文章统计了构成生物质衍生化学品高值转化高熵催化剂的高频元素。

II中熵催化剂的结构与元素协同调控：双功能性的实现并提高催化活性

全面总结了高熵催化剂(HECs)在生物质衍生化学品增值转化中的最新研究进展，涵盖其应用历程、核心效应、元素组成、结构设计策略以及典型应用。

由于含氧中间体OH*的吸附强度，决定两种催化反应的催化活性，因此适中的OH*吸附强度是赋予材料双功能性的关键，基于多主元合金的元素协同效应及非晶形成能力，设计了(FeCoNi)₈₀B₂₀的中熵合金催化剂，本研究利用基于快速凝固理论的熔体抽拉方法，制备了具有非晶-纳米晶结构的合金纤维，其非晶基底具有较好的抗腐蚀能力，可以提高其在不同pH环境及污染物下的稳定性；

如何实现对原子间距的精确控制，并揭示其在催化过程中的作用机制，是该领域的重大挑战。