半导体制造干刻工艺排放的四氟化碳（CF₄）是一类极难处置的强效温室气体，其温室效应潜能为CO₂的6000倍以上，一旦排入大气，留存时长可达5万年，是集成电路产业碳中和路上难以绕过的环保痛点。传统高温水解催化技术受制于氟化氢腐蚀环境，催化剂颗粒团聚、骨架畸变，活性会快速衰减，长期稳定治理一直存在性能寿命制衡困境。近日韩国KAIST团队联合三星电子提出熵稳定催化新方案，相关成果刊发于Angewandte Chemie International Edition。

该研究跳出传统单相催化剂设计思路，借力原子无序带来的熵稳定效应，将铝、锌、镓、镍、钴多种金属均匀固溶至铝酸盐晶格内部，构筑熵稳定铝酸盐（ESA）新型催化材料。多金属原子均匀混杂形成高熵晶格，抑制高温水汽与氟腐蚀工况下的颗粒烧结相变，从本源提升催化剂结构韧性。

加速老化测试直观展现出新材料的优势：800 ℃连续运行150小时后，普通氧化铝催化剂的CF₄转化率由93%跌落至48%；而这款高熵铝酸盐催化剂仅从98%小幅下滑至92%，长效稳定性实现质的突破，本征分解活性达到传统氧化铝催化剂的2.3倍。借助氧同位素示踪实验，团队完整厘清CF₄水解路径：催化剂晶格氧率先参与降解反应，水蒸气持续补充耗散的晶格氧，构成一套可循环的“氧气补给体系”，首次用实验证实了这套理论机制。

这项工作的价值不局限于CF₄尾气治理本身。它建立起一套普适的高熵催化设计范式，通过调配金属组分搭配，有潜力推广至全谱系半导体含氟工艺尾气处理，打破催化领域活性与稳定性难以兼得的固有矛盾。面向半导体行业绿色减排需求，熵驱动无序材料策略为工业废气催化净化开辟了全新研发思路。

参考文献

[1] Chi S, et al. Entropy‐Stabilized Aluminate Catalysts That Break the Activity–Stability Tradeoff in CF₄ Hydrolysis[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2026. DOI：10.1002/anie.6752036

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.6752036

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