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基于高熵氧化物(FeCoNiCuMn)_(3)O_(4)/CNT钠离子电池负极材料的储钠性能研究
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作者 肖泽华 李慧君 +1 位作者 田勤 王晓敏 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期445-454,共10页
【目的】探索具有优异电化学性能的负极材料对于提高钠离子电池的性能至关重要。高熵氧化物(HEO)因具有高结构稳定性和高的本征电导率,成为一种非常有前景的二次电池电极材料。然而,HEO直接作为电极材料,其电化学性能往往受制于电极材... 【目的】探索具有优异电化学性能的负极材料对于提高钠离子电池的性能至关重要。高熵氧化物(HEO)因具有高结构稳定性和高的本征电导率,成为一种非常有前景的二次电池电极材料。然而,HEO直接作为电极材料,其电化学性能往往受制于电极材料的团聚。而碳纳米管(CNT)因其所具有的高导电性、良好的机械稳定性常常被用来优化电池性能。【方法】通过水热法将碳纳米管和尖晶石型高熵氧化物耦合,制备了(FeCoNiCuMn)_(3)O_(4)/CNT复合材料(HEO/CNT),并将其应用于钠离子电池负极。【结果】电化学测试表明,HEO/CNT展现出优异的储钠性能:高可逆比容量和长循环稳定性(在0.5A/g电流密度下,循环200圈后的可逆容量为231 mAh/g,具有67%的容量保持率);优异的倍率性能(在电流密度为2A/g时,提供了290.2mAh/g的可逆容量,当电流密度回到0.1A/g时,容量恢复到了440mAh/g).同时,原位XRD测试表明HEO/CNT的储钠过程是插层和转换反应的结果。【结论】HEO/CNT优异的电化学性能归因于纳米尺寸的高熵氧化物(FeCoNiCuMn)_(3)O_(4)具有较大的比表面积和较高的表面活性,增加了电解液的接触面积,缩短了离子扩散路径;其次碳纳米管缓冲了高熵氧化物在充放电过程中的体积变化,这种思路将为设计高倍率和长寿命的电极材料提供思路,也为高熵材料应用于电化学领域提供了一种新的发展策略。 展开更多
关键词 高熵氧化物 钠离子电池 碳纳米管 原位XRD 储能
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高熵氧化物陶瓷的研究进展与展望
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作者 郭鑫 解勤兴 《佛山陶瓷》 CAS 2024年第3期25-28,共4页
高熵氧化物陶瓷是具有独特结构和物理化学性能的新型材料,成为了国内外研究的热点之一。本文主要介绍了高熵氧化物陶瓷的分类;归纳了制备高熵氧化物陶瓷的方法;总结了高熵氧化物陶瓷在催化材料、锂电池电极材料、磁性材料以及介电材料... 高熵氧化物陶瓷是具有独特结构和物理化学性能的新型材料,成为了国内外研究的热点之一。本文主要介绍了高熵氧化物陶瓷的分类;归纳了制备高熵氧化物陶瓷的方法;总结了高熵氧化物陶瓷在催化材料、锂电池电极材料、磁性材料以及介电材料等领域的应用。最后简述高熵氧化物陶瓷的发展现状,展望了高熵氧化物陶瓷未来的发展趋势。 展开更多
关键词 高熵氧化物陶瓷 制备方法 应用 发展趋势
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燃料与氧化剂用量比对溶液燃烧法制备尖晶石型高熵氧化物结构和储锂性能的影响
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作者 王之昕 张惠 +5 位作者 李肖 郭\磊 梁雨婷 官仕卿 万宇杰 冒爱琴 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期21-29,共9页
以金属硝酸盐为氧化剂、甘氨酸为燃料,采用溶液燃烧法在750℃下制备尖晶石型(K_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))_(3)O_(4)高熵氧化物粉体,并将该粉体用作锂离子电池负极材料,研究了燃料与氧化剂的物质的量比(0.2,0.5,1.... 以金属硝酸盐为氧化剂、甘氨酸为燃料,采用溶液燃烧法在750℃下制备尖晶石型(K_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))_(3)O_(4)高熵氧化物粉体,并将该粉体用作锂离子电池负极材料,研究了燃料与氧化剂的物质的量比(0.2,0.5,1.0,1.5)对产物结构和储锂性能的影响。结果表明:所制备的高熵氧化物化学成分均匀且具有介孔结构;随着燃料与氧化剂的物质的量比的增加,高熵氧化物的结晶度、晶格常数、晶胞体积、比表面积和孔体积均增大,晶粒尺寸先减小后增大,最可几孔径先减小后增大再减小;当燃料与氧化剂的物质的量比为0.5和1.0时,所制备的粉体具有相似的比表面积和类似的孔结构,但是前者具有更小的晶粒尺寸和最可几孔径。当燃料与氧化剂的物质的量比为0.5时,制备的电极在0.2 A·g^(-1)小电流密度下循环100圈后放电比容量最高(1196 mA·h·g^(-1)),这与此时电极材料具有较小的晶粒尺寸和最可几孔径以及适中的结晶度有关;当燃料与氧化剂的物质的量比为1.0时,电极具有最优的倍率性能,在1.0 A·g^(-1)大电流密度下循环400圈后的放电比容量高达1133 mA·h·g^(-1),在3 A·g^(-1)大电流密度下的比容量保持率仍高达59.4%,这主要与较大的晶胞体积有关。 展开更多
关键词 锂离子电池 高熵氧化物 尖晶石结构 溶液燃烧法 储锂性能
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高熵氧化物的设计及其在锂离子电池中的应用研究进展
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作者 徐昊宇 王睿 +4 位作者 康巧玲 李冬云 徐扬 葛洪良 陆轻铱 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2241-2255,共15页
储能技术的革命性变化对下一代锂离子电池(LIBs)负极材料提出了更高的要求。近年来,一类具有复杂化学计量比的新型材料——高熵氧化物(HEOs)逐渐进入人们的视野并走向繁荣。理想的元素可调节性和吸引人的协同效应使HEOs有望突破传统阳... 储能技术的革命性变化对下一代锂离子电池(LIBs)负极材料提出了更高的要求。近年来,一类具有复杂化学计量比的新型材料——高熵氧化物(HEOs)逐渐进入人们的视野并走向繁荣。理想的元素可调节性和吸引人的协同效应使HEOs有望突破传统阳极的综合性能瓶颈,为电化学储能材料的设计和发展提供新的动力。本文分别从化学成分调控和结构设计2个方面结合本课题组近年来的研究及国内外重要文献,综述了HEOs作为LIBs负极材料的研究进展。在化学成分调控方面通过金属杂原子掺杂、非金属杂原子掺杂来提高HEOs的本征活性。在结构设计方面,通过构建一维结构、二维结构、三维结构、空心结构以及复合碳材料来增加HEOs的反应活性位点数量,从而提高储锂性能。最后,对HEOs在LIBs领域的发展进行了展望。 展开更多
关键词 锂离子电池 高熵氧化物 结构调控 组分调控 负极材料
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新型锂离子电池循环稳定负极材料尖晶石型高熵氧化物(Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2)Co_(0.2))_(3)O_(4)/rGO
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作者 田勤 赵振新 +2 位作者 李慧君 肖泽华 王晓敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第10期1578-1585,共8页
过渡金属氧化物因其理论比容量高、安全性能好,有望成为下一代锂离子电池的负极材料。但循环过程中体积变化较大、电导率较低,导致其循环性能和倍率性能较差,限制了其应用。为此,采用溶剂热法辅助热处理合成了高熵氧化物(HEO)并均匀分... 过渡金属氧化物因其理论比容量高、安全性能好,有望成为下一代锂离子电池的负极材料。但循环过程中体积变化较大、电导率较低,导致其循环性能和倍率性能较差,限制了其应用。为此,采用溶剂热法辅助热处理合成了高熵氧化物(HEO)并均匀分散于还原氧化石墨烯(rGO)载体上,将其用作锂离子电池负极材料。高熵氧化物具有较高的构型熵,有助于提高电极的循环稳定性,同时HEO/rGO复合材料大的比表面积保证了电解液的充分浸润,提高了反应速率,抑制了电极材料的团聚和体积膨胀,大大提高了电极材料的稳定性。电化学测试结果表明HEO/rGO电极在100 mA·g^(-1)的电流密度下循环100次仍然有653.8 mA·h·g^(-1)的比容量,表现出了良好的循环稳定性。因此,HEO/rGO复合材料被认为是一种极具开发潜力的锂离子电池负极材料。 展开更多
关键词 锂离子电池 还原氧化石墨烯(rGO) 高熵氧化物 尖晶石结构 负极材料
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活化高熵氧化物中部分金属位点显著增强热催化和电催化
6
作者 米金星 陈孝平 +7 位作者 丁亚军 张良柱 马军 康辉 吴籼虹 刘岳峰 陈建军 吴忠帅 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期235-246,共12页
高熵氧化物(HEOs)作为一种新兴材料受到科研工作者的广泛关注,并推动了高熵陶瓷材料(碳化物、硫化物、氟化物等)的发展及其在介电、磁学、储氢以及能源转化等领域中的应用.其中,HEOs由于丰富的活性位点、可调节的比表面积、稳定的晶体... 高熵氧化物(HEOs)作为一种新兴材料受到科研工作者的广泛关注,并推动了高熵陶瓷材料(碳化物、硫化物、氟化物等)的发展及其在介电、磁学、储氢以及能源转化等领域中的应用.其中,HEOs由于丰富的活性位点、可调节的比表面积、稳定的晶体结构、独特的几何相容性和电子结构等特性在催化化学领域展示出广阔的应用前景.然而,受制于HEOs的结构特点和难以精确调控的物化性质,当前的研究主要围绕HEOs制备方法的探索及其在不同催化反应中的尝试.在以HEOs为基体进行的催化反应中,也有将贵金属与HEOs复合进行催化剂制备和催化应用的研究报道,但效果并不理想.因此,如何直接对HEOs进行改性并提升其催化性能是低成本高效促进HEOs在催化领域发展的重要途径.本文首先采用固相燃烧法制备CuCoNiZnAl HEOs,同时在制备过程中加入硫脲后通过焙烧处理来进行物化性质的原位调节(记为CuCoNiZnAl-T),随后采用碱液对CuCoNiZnAl-T处理来实现形貌的改变和物化性质的进一步优化(记为CuCoNiZnAl-T-NaOH).X射线粉末衍射结果表明,硫脲添加和碱处理未改变CuCoNiZnAl-T-NaOH的晶型结构.电镜结果表明,CuCoNiZnAl和CuCoNiZnAl-T均呈现出较大的颗粒状,而CuCoNiZnAl-T-NaOH具有大片层形貌结构和明显的晶格扭曲.此外,H_(2)程序升温还原、X射线光电子能谱和He程序升温脱附结果表明,CuCoNiZnAl-T-NaOH不仅具有容易还原的铜、镍、钴的氧化物物种,而且具有高含量和更活泼的晶格氧物种.因此,CuCoNiZnAl-T-NaOH在活性测试中展示出较好的CO_(2)加氢和CO氧化催化性能.其中CuCoNiZnAl-T-NaOH在催化CO氧化反应中,当转化率达到50%时所需转化温度为176℃,比相同条件下CuCoNiZnAl和CuCoNiZnAl-T作为催化剂达到同样催化效果时所需转化温度分别低36和21℃.此外,当CuCoNiZnAl-T-NaOH用作锂氧电池电极材料时也展示出较好的电催化活性(放电/充电容量为12049/9901 mAh/g)和循环稳定性(2500 h).随后,以CO_(2)加氢反应为研究对象,进一步采用近常压X射线光电子能谱进行反应机理分析,结果表明,相对于CuCoNiZnAl而言,CuCoNiZnAl-T在CO_(2)加氢反应过程中表面镍和钴的氧化物物种与活化的晶格氧之间更容易进行电子转移,这种增强的电子传输能力和更强的CO_(2)吸附能力有利于CO_(2)加氢反应的进行.推断这种电子传输能力的提升同样有利于CO氧化和锂氧电池性能的提升.综上,本文为HEOs催化剂的简洁制备和物化性质改善提供了技术借鉴,有望进一步推进HEOs的改性制备和在其他领域的功能化应用发展. 展开更多
关键词 高熵氧化物 固相燃烧法 金属位点活化 催化氧化还原 锂氧电池
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Li_(x)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)_(1-x)O高熵氧化物负极材料电化学储锂特性
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作者 刘树港 蒙波 +2 位作者 李政隆 杨亚雄 陈建 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期743-753,共11页
高熵氧化物是一种新型单相固溶体材料,作为转换反应类型的锂离子电池负极材料近年来受到了广泛关注。本工作通过氧化物与LiH固相加热反应合成了预锂化的单相Li_(x)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)_(1-x)O(x=0,0.08,0.16,0.2)高熵氧化物负极材料,并研... 高熵氧化物是一种新型单相固溶体材料,作为转换反应类型的锂离子电池负极材料近年来受到了广泛关注。本工作通过氧化物与LiH固相加热反应合成了预锂化的单相Li_(x)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)_(1-x)O(x=0,0.08,0.16,0.2)高熵氧化物负极材料,并研究了其电化学储锂特性。结果表明,低价态Li^(+)在晶格中引入以及电荷补偿作用使得高熵氧化物中形成Co^(3+)、Ni^(3+)和氧空位,高价态Co^(3+)和Ni^(3+)的存在提高了转换反应的电子转移数;氧空位的形成提升了高熵氧化物的导电能力,有利于提高转换反应动力学;同时,非活性Mg^(2+)充当缓冲基质保证了电化学过程中的结构稳定性。因此,预锂化的Li_(0.16)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)0.84O高熵氧化物负极材料在100 mA/g的电流密度下表现出679 mAh/g的高可逆比容量,63.7%的首次库仑效率,较小的电极极化(充放电平台电压差为-0.9 V),并且在1000 mA/g的高电流密度下,800次循环后可逆比容量仍保持在651 mAh/g,显示出优异的循环稳定性和倍率特性。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 高熵氧化物 预锂化
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高熵氧化物合成及催化应用的研究进展
8
作者 游子娟 陈汉林 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第24期53-63,共11页
高熵氧化物(High entropy oxides, HEOs)作为近几年发展起来的由五种及以上氧化物以等物质的量或近等物质的量构成的新型氧化物体系,因具有简单的结构和优异的性能等而受到国内外研究人员的广泛关注。高熵氧化物主要有岩盐型、萤石型、... 高熵氧化物(High entropy oxides, HEOs)作为近几年发展起来的由五种及以上氧化物以等物质的量或近等物质的量构成的新型氧化物体系,因具有简单的结构和优异的性能等而受到国内外研究人员的广泛关注。高熵氧化物主要有岩盐型、萤石型、尖晶石型或钙钛矿等固溶体结构,在催化领域(包括热催化、电催化和光催化)有十分广阔的应用前景。本工作介绍了国内外高熵氧化物的制备方法,主要包括固相法、火焰喷雾和喷雾热解法、湿化学法和溶液燃烧合成法等,并比较了各方法的优缺点,还简述了HEOs的主要表征手段;归纳了高熵氧化物在催化等方面的应用,包括热催化、电催化和光催化,并通过分析反应机理,以进一步推动这一新兴领域的发展,然后对HEOs的理论计算进行简要介绍,最后指出了高熵氧化物目前研究存在的问题,讨论了解决措施,展望了高熵氧化物未来的发展趋势。 展开更多
关键词 高熵氧化物 合成方法与表征 催化应用 理论计算
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(MgCoNiCuZn)O高熵氧化物陶瓷涂层的制备及性能
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作者 惠俊杰 贾均红 +3 位作者 白甘雨 岳瑞芳 张心怡 李金鑫 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期41-46,54,共7页
通过高温固相反应烧结法在不同烧结温度(700~1 000℃)下制备(Mg Co NiCuZn)O高熵氧化物陶瓷粉体,并采用大气等离子喷涂技术在Inconel 718合金基体表面制备了陶瓷涂层,研究了陶瓷涂层的微观结构和性能。结果表明:在900,1 000℃烧结温度... 通过高温固相反应烧结法在不同烧结温度(700~1 000℃)下制备(Mg Co NiCuZn)O高熵氧化物陶瓷粉体,并采用大气等离子喷涂技术在Inconel 718合金基体表面制备了陶瓷涂层,研究了陶瓷涂层的微观结构和性能。结果表明:在900,1 000℃烧结温度下均合成了具有单一岩盐相结构的(Mg Co NiCuZn)O高熵氧化物陶瓷粉体;用这2种温度烧结陶瓷粉体制备的陶瓷涂层的硬度为5.42~5.94 GPa,结合强度为45.4~48.5 MPa,用1 000℃烧结粉体制备的陶瓷涂层的结合强度和硬度较高。陶瓷涂层与氧化铝球对磨时的摩擦因数为0.59~0.69,磨损率为2.59×10^(-5)~4.13×10^(-5) mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),主要磨损机理为磨粒磨损和疲劳剥落,用1 000℃烧结粉体制备的陶瓷涂层的摩擦因数与磨损率较低,磨损表面犁沟细而浅,剥落坑小而少。 展开更多
关键词 高熵氧化物 陶瓷涂层 微观结构 摩擦学性能
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尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能 被引量:7
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作者 项厚政 谢鸿翔 +3 位作者 李文超 刘晓磊 冒爱琴 俞海云 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1801-1809,共9页
采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2M0.2)3O4(M=Co, Zn, Mg)高熵氧化物(HEOs)纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响... 采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2M0.2)3O4(M=Co, Zn, Mg)高熵氧化物(HEOs)纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构, 3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Mg0.2)3O4不仅具有更高的初始比容量(1300 mA·h/g)和倍率性能(在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g),且在循环500次后Li+的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Mg0.2)3O4电化学性能提高的原因是非活性Mg离子不仅避免了锂化过程中活性物质的团聚,还提高了锂离子的扩散系数. 展开更多
关键词 锂离子电池 高熵氧化物 尖晶石型 电化学性能 非活性镁离子
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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 被引量:1
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作者 王义良 艾云龙 +8 位作者 杨书伟 梁炳亮 郑振环 欧阳晟 何文 陈卫华 刘长虹 张建军 刘智勇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期425-430,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 M3O4高熵氧化物 固相反应法 尖晶石结构 超电容性能
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高熵氧化物的研究进展与展望 被引量:3
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作者 张扬 邹芹 +3 位作者 李艳国 李园园 徐江波 王明智 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第1期30-41,共12页
高熵氧化物是由5种或5种以上等摩尔比的氧化物合成出的单相结构稳定固溶体,其具有优异的热学、磁学、电学及抗腐蚀性能等。目前的研究主要集中在对高熵氧化物现有性能的深度发掘和拓展,以及基于其优异性能在锂离子电池电极材料、介电材... 高熵氧化物是由5种或5种以上等摩尔比的氧化物合成出的单相结构稳定固溶体,其具有优异的热学、磁学、电学及抗腐蚀性能等。目前的研究主要集中在对高熵氧化物现有性能的深度发掘和拓展,以及基于其优异性能在锂离子电池电极材料、介电材料、磁性材料和催化材料等方面的应用上。综述高熵氧化物的分类、制备方法以及性能特点,并对高熵氧化物的发展方向进行分析和展望。 展开更多
关键词 高熵氧化物 制备方法 性能及应用
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磁控溅射制备高熵氧化物薄膜的阻挡扩散性能 被引量:1
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作者 秦海宁 张伟强 +2 位作者 柳泉 周新雨 杨尔其 《电镀与涂饰》 CAS 北大核心 2022年第9期641-646,共6页
利用磁控溅射在Ni-8at%W合金基体表面沉积(CoCrNiTa)O_(x)高熵氧化物薄膜,研究了它在1000℃、100 h的真空扩散条件下的高温稳定性及其阻挡Ni-30at%Cr涂层与Ni-8at%W合金基体中元素互扩散的性能,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱... 利用磁控溅射在Ni-8at%W合金基体表面沉积(CoCrNiTa)O_(x)高熵氧化物薄膜,研究了它在1000℃、100 h的真空扩散条件下的高温稳定性及其阻挡Ni-30at%Cr涂层与Ni-8at%W合金基体中元素互扩散的性能,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、纳米压痕仪及划痕仪对薄膜进行研究。结果表明:(CoCrNiTa)O_(x)高熵氧化物薄膜较为致密,为非晶结构。随着溅射时间延长,薄膜纳米硬度上升的趋势很小,但膜基结合力增幅较大。(CoCrNiTa)O_(x)扩散障具有较好的高温稳定性,对Cr元素具有较好的扩散阻挡性能。 展开更多
关键词 磁控溅射 高熵氧化物 扩散障 膜基结合力
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K^(+)掺杂尖晶石型(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))_(3)O_(4)高熵氧化物负极材料制备与储锂性能研究 被引量:2
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作者 王朋朋 贾洋刚 +4 位作者 邵霞 程婕 冒爱琴 檀杰 方道来 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期5625-5637,共13页
通过溶液燃烧法成功合成了一系列非活性K+掺杂的尖晶石型(K_(x)CoCrFeMnNi)_(3/(5+x))O_(4)(x=0,0.5,1,1.5)高熵氧化物锂离子电池负极材料,系统研究了K+掺杂对结构和储锂性能的影响。结果表明:随着K^(+)掺杂量的增加,均可制备出具有单... 通过溶液燃烧法成功合成了一系列非活性K+掺杂的尖晶石型(K_(x)CoCrFeMnNi)_(3/(5+x))O_(4)(x=0,0.5,1,1.5)高熵氧化物锂离子电池负极材料,系统研究了K+掺杂对结构和储锂性能的影响。结果表明:随着K^(+)掺杂量的增加,均可制备出具有单一尖晶石结构的纳米晶粉体材料,其中等摩尔K+掺杂的(K_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))_(3)O_(4)高熵氧化物负极材料具有最高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。(K_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))_(3)O_(4)电极在200 mA·g^(-1)电流密度下,首次放电比容量为1295 mA·h·g^(-1)(首次库仑效率78%);随着循环的进行,可逆比容量先降低后增加,循环150次可逆比容量增加至1505 mA·h·g^(-1);即使在1000 mA·g^(-1)大电流密度下循环500次后仍具有1402 mA·h·g^(-1)的可逆比容量(均高于理论比容量898 mA·h·g^(-1))。低价非活性K^(+)的掺杂由于电荷补偿效应使晶格常数降低,但高构型熵稳定的晶体结构提高了循环稳定性;丰富的表面氧空位、较小的晶粒尺寸和介孔结构,增加了赝电容贡献率和电子/离子传输能力,从而显著提升了材料的比容量和倍率性能。 展开更多
关键词 锂离子电池负极材料 非活性K^(+)掺杂 高熵氧化物 尖晶石结构 纳米材料 电化学 动力学
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闪烧合成高熵氧化物陶瓷(MgCoNiCuZn)O的性能
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作者 李汪国 刘佃光 +2 位作者 王珂玮 马百胜 刘金铃 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1289-1294,共6页
闪烧技术是一种温度场与电场耦合的烧结技术,具有低温快速传质的特性,在高熵陶瓷的合成上具有显著的优势。本研究通过闪烧法合成了相对致密的高熵氧化物陶瓷(MgCoNiCuZn)O,并与传统烧结试样的性能进行了对比。在室温,电场强度为50 V/cm... 闪烧技术是一种温度场与电场耦合的烧结技术,具有低温快速传质的特性,在高熵陶瓷的合成上具有显著的优势。本研究通过闪烧法合成了相对致密的高熵氧化物陶瓷(MgCoNiCuZn)O,并与传统烧结试样的性能进行了对比。在室温,电场强度为50 V/cm,电流密度为300 mA/mm^(2)条件下闪烧,物相转变的时间仅为10 s。闪烧试样最高相对密度为94%,比传统烧结试样最高密度提高了22.8%。闪烧试样的最高硬度5.05GPa,比传统烧结试样高3.95 GPa。当频率<2Hz时,闪烧试样的介电常数比传统烧结试样高一个数量级。闪烧试样性能的提高,一方面与临界电场加速传质,提高材料致密度有关;另一方面与临界电场引入额外的缺陷有关。 展开更多
关键词 高熵氧化物 闪烧 相变 介电常数
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赝电容控制型钙钛矿高熵氧化物La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)负极材料的制备及储锂性能
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作者 贾洋刚 邵霞 +2 位作者 程婕 王朋朋 冒爱琴 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期163-173,共11页
采用金属硝酸盐为金属源,NaOH和Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,利用共沉淀法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料,研究了粉体的微观结构和电化学性能,并与传统的LaCoO_(3)的电化学性能进行了比较.通过... 采用金属硝酸盐为金属源,NaOH和Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,利用共沉淀法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料,研究了粉体的微观结构和电化学性能,并与传统的LaCoO_(3)的电化学性能进行了比较.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和N_(2)吸附-脱附测试对其进行了表征,结果表明,所制备的La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物为钙钛矿结构,形貌为球状,且各组成元素分布均匀,比表面积(19.83m^(2)/g)较高.储锂性能研究表明,La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料具有较高比容量、优异的倍率性能和循环稳定性,在200 mA/g的电流密度下,其首次放电比容量为855.8 mA·h/g,循环150次后,比容量增加到771.8 m A·h/g,远高于理论比容量(331.6 mA·h/g);在3000 m A/g的高电流密度下循环500次后,其仍能保持320 mA·h/g的可逆比容量,接近其理论比容量,容量保持率高达95.1%.La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物储锂性能的大幅度提高,主要归因于熵稳定的晶体结构和多主元协同效应,使其具有较大的锂离子扩散系数(11.2×10~(-18)cm^(2)/s)和较高的赝电容贡献. 展开更多
关键词 锂离子电池 高熵氧化物 钙钛矿结构 负极材料 赝电容
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高熵氧化物电解水析氧催化剂的研究进展
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作者 李明明 卢超 +1 位作者 黄超 陈智蓥 《保山学院学报》 2022年第5期40-45,共6页
低碳环保、清洁高效的氢能有助于缓解当前严峻的能源短缺问题与环境污染危机,但电解水制氢过程中阳极析氧反应(OER)动力学缓慢、过电位高等因素制约了电解效率,因而开发高效廉价的OER催化剂成为电解水制氢技术商业化应用中的巨大挑战;... 低碳环保、清洁高效的氢能有助于缓解当前严峻的能源短缺问题与环境污染危机,但电解水制氢过程中阳极析氧反应(OER)动力学缓慢、过电位高等因素制约了电解效率,因而开发高效廉价的OER催化剂成为电解水制氢技术商业化应用中的巨大挑战;由于具有熵稳定效应、元素组成与表面电子结构可调、金属活性位点丰富等特性,高熵氧化物近年来在电催化领域展现出良好的应用前景;主要综述了高熵氧化物的制备方法及其作为电解水OER催化剂的最新研究进展,并针对该领域发展中面临的障碍与难题提出应对策略。 展开更多
关键词 高熵氧化物 电催化剂 析氧反应 水分解
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高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O热力学性能第一性原理研究
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作者 吴睿 陈瑜 +1 位作者 慕玉浩 赵绪成 《大众科技》 2022年第8期47-51,共5页
高熵氧化物是近年来发展起来的氧化物材料体系,新型的高熵(MgCoNiCuZn)O晶体材料,是一种具有优异性能的单相高熵陶瓷材料,由于其机构中原子的无序性使得其在热电应用方面展现出优异的性能,在储能材料、电极材料等领域将有着广阔的应用前... 高熵氧化物是近年来发展起来的氧化物材料体系,新型的高熵(MgCoNiCuZn)O晶体材料,是一种具有优异性能的单相高熵陶瓷材料,由于其机构中原子的无序性使得其在热电应用方面展现出优异的性能,在储能材料、电极材料等领域将有着广阔的应用前景,然而目前对于其制备的研究较多,但是对于热力学性质研究较少,热力学的研究主要描述物质的物理性质和热辐射之间的关联,具有高度的可靠性和普遍性,文章利用特殊准随机结构(SQS)建模,基于密度泛函理论第一性原理方法,采用准谐近似Debye-Grüneise模型,对该高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O的热力学性质包括熵、体模量、热膨胀、等压热容、等温热容等进行了研究。 展开更多
关键词 高熵氧化物 准谐德拜模型 第一性原理 特殊准随结构
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基于密度泛函理论的高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O稳定性研究
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作者 吴睿 陈瑜 +1 位作者 慕玉浩 赵绪成 《大众科技》 2022年第8期36-38,42,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 高熵氧化物(MgCoNiCuZn)O 准谐德拜-格林乃森模型 从头计算 特殊准随结构
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低共熔溶剂辅助制备空心球状钙钛矿型高熵氧化物及高倍率储锂性能
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作者 鲍梦凡 陈诗洁 +3 位作者 邵霞 邓慧娟 冒爱琴 檀杰 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期303-313,共11页
近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法... 近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)以及Li、Na元素掺杂的La(Li_(1/6) Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)和La(Na_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)钙钛矿型高熵氧化物纳米晶粉体.测试结果表明:所制备的高熵氧化物均为单相钙钛矿结构,其形貌为具有介孔结构的空心球状且各组成元素分布均匀.储锂性能表明:La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)电极展示了最高的比容量(电流密度200 mA·g^(-1)下循环100圈的可逆比容量为410.0mAh·g^(-1))和优异的倍率性能(100 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为342 mAh·g^(-1),3000 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为169.43 mAh·g^(-1),容量保持率为49.4%).虽然La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)具有略小的D_(Li)~+,但适当的晶格畸变、氧空位和较高的比表面积使其具有更高的电导率(0.072 S·cm^(-1))以及更小的阻抗,从而显著提升了材料的比容量和倍率性能.该项工作为开发出高性能LIBs的先进负极材料提供了新的设计理念和思路. 展开更多
关键词 负极材料 钙钛矿型高熵氧化物 掺杂 缺陷工程 储锂性能
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