HEOs因其独特的元素协同效应和晶格畸变在传感、电催化、先进节能材料领域备受关注，这类材料通常由五种及以上不同阳离子均匀分布于晶格之中。然而，混合元素的半径和价态差异，导致HEOs合成过程中元素大量离析。此外，为了实现HEOs熵稳定，需要极高的反应温度（大于1100°C），将会导致低熔点元素挥发，难以形成元素种类及含量可控的HEOs。
针对这一挑战，重庆大学研究团队创新性提出液态金属Ga可在低温（400℃）下诱导其他元素形成功能可调的Ga基HEOs（GHEOs）。这是因为Ga和其他金属之间的负混合焓，协同增加混合熵以降低了吉布斯自由能，从而能够在较低温度下通过水热-煅烧法产生单相GHEOs，Ga的元素集成机制得到了热力学和密度泛函理论的验证。
该合成策略可合成元素可定制的功能性HEOs，具有良好的普适性。GHEOs的晶体结构可以根据金属离子半径和价态进行调整，实现晶体结构从岩盐型(Ga0.2Ni0.2Co0.2Zn0.2Mg0.2O)、钙钛矿型(La(Ga1/6Ni1/6Mn1/6Cr1/6Ru1/6Fe1/6)O3)到尖晶石型(Ga0.2Ni0.2Co0.2Mn0.2Zn0.2)3O4的精准控制。结构调控的同时，材料性能亦同步提升：岩盐型GHEOs在室温条件下实现了对瓦斯气体的灵敏检测，显示出对低浓度瓦斯气体的响应能力，这类便携式瓦斯传感器可在隧道、采矿工程应用；钙钛矿型GHEOs表现出优异的析氧反应电催化活性，其过电位、塔菲尔斜率、稳定性等均优于商用RuO2电催化剂；尖晶石型GHEOs具有高温热稳定性和高红外发射率，可有效提高红外加热器的热辐射效率，增强辐射传热，在工业节能领域发挥着积极作用。
相关研究成果发表于Science子刊《Science Advances》[1]。该研究成功实现了功能可定制HEOs的可控制备，为土木和材料交叉领域带来了重大突破。
[1] Liquid Metal–Induced Low-Temperature Synthesis of Tunable
High-Entropy Oxides
