基于密度泛函理论的高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O稳定性研究

高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O是近年来发展起来的新兴高熵陶瓷材料,是一种单相固溶体,具有面心立方结构,由于构成该化合物的原子呈局域无序状,使得其在热学、电学方面展示出优异的特性,具有较大的介电常数、良好的导电性能,在电化学储能材料及电极材料方面有着较好的应用前景,其稳定性对于热电性能有重要的影响。文章采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)模拟建立结构模型,采用基于密度泛函理论以及准谐近似德拜-格林乃森Debye-Grüneise模型的从头算方法,对该氧化物(MgCoNiCuZn)O材料的稳定性进行了研究。

M_(3)O_(4)(M=FeCoCrMnMg)高熵氧化物粉体的简易制备及超电容性能研究

高熵氧化物以其独特的结构和潜在的应用前景引起了越来越多的关注。本工作采用简单易行的固相反应法制备了M_(3)O_(4)(M=FeCoCrMnMg)高熵氧化物粉体,采用不同手段对粉体进行表征,并采用涂覆法制备了M_(3)O_(4)/泡沫镍(M_(3)O_(4)/NF)复合电极,研究其超电容性能。结果表明,随着煅烧温度升高,Fe_(2)O_(3)(H)/Co_(3)O_(4)(S)/Cr_(2)O_(3)(E)和Mn_(2)O_(3)(B)相继固溶进入尖晶石主晶相晶格;在900℃煅烧2 h所得M_(3)O_(4)粉体的平均粒径为0.69μm,具有单一尖晶石结构(面心立方,Fd-3m,a=0.8376 nm),且Fe、Co、Cr、Mn和Mg五种元素在晶粒内均匀分布,呈典型的高熵氧化物特征。此外,M_(3)O_(4)/NF复合电极在1 mol/L KOH的电解液中,当电流密度为1 A·g^(-1)时,其质量比电容达到193.7 F·g^(-1),可见M_(3)O_(4)高熵氧化物在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景。

(MgCoNiCuZn)O高熵陶瓷的制备及其与SiC配副的摩擦学性能

以900℃~1000℃为烧结温度通过放电等离子烧结制备了(MgCoNiCuZn)O高熵陶瓷,并对试样的显微形貌及物相组成的影响进行分析.对室温下(MgCoNiCuZn)O与SiC进行配副在4~8 N载荷下的摩擦学行为进行了研究.用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对不同的磨斑的微观形貌、化学组成及元素价态进行分析.结果表明:随着烧结温度的升高,在1000℃下烧结的(MgCoNiCuZn)O高熵陶瓷相对密度和维氏硬度最大,分别为95.5%和570.12,烧结温度为950℃时制备的(MgCoNiCuZn)O与SiC球配副在载荷为4 N时进行摩擦所表现的摩擦学性能较好,摩擦系数为0.52,磨损率为6.81×10^(-7)mm^(3)/Nm.主要磨损机制为磨粒磨损和轻微的黏着磨损.

(MgCoNiCuZn)O高熵荧光粉的制备及其发光性能

近年来,(MgCoNiCuZn)O高熵氧化物由于具有独特的结构和功能特性而引起极大关注。本研究通过高温固相法合成了等原子比的(Mg_(0.2)Co_(0.2)Ni_(0.2)Cu_(0.2)Zn_(0.2))O高熵氧化物荧光粉,进而利用高熵陶瓷所特有的“鸡尾酒”效应设计出非等原子比的(Mg_(0.2)Co_(0.35)Ni_(0.05)Cu_(0.05)Zn_(0.35))O高熵氧化物荧光粉。结果表明:等原子比的(Mg_(0.2)Co_(0.2)Ni_(0.2)Cu_(0.2)Zn_(0.2))O高熵荧光粉在高温固相反应后为单相FCC结构,而非等原子比的(Mg_(0.2)Co_(0.35)Ni_(0.05)Cu_(0.05)Zn_(0.35))高熵荧光粉为HCP和FCC双相结构。由于HCP相的出现使得(Mg_(0.2)Co_(0.35)Ni_(0.05)Cu_(0.05)Zn_(0.35))O的发光强度相比于(Mg_(0.2)Co_(0.2)Ni_(0.2)Cu_(0.2)Zn_(0.2))O的发光强度提高了约6倍,并且发射光波长发生红移至峰值发光强度为426 nm的波长处,为标准紫色光,表明利用高熵陶瓷所特有的“鸡尾酒”效应可以有效调控高熵氧化物荧光粉的发光强度及色域。