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高熵氧化物
2021年11月08日    阅读量:     新闻来源:中网沥青 haolibai.com  |  投稿

近年来,高熵材料以其独特的结构和在许多领域中前所未有的应用潜力越来越受到人们的关注。高熵氧化物(HEOs)是一种新型的晶体固溶体材料,自Rost等人于2015年首次合成 HEOs以来引起了人们广泛的关注。HEOs的概念来源于高熵合金(HEAs)沥青网sinoasphalt.com。HEOs上的研究还处于起步阶段。一般来说,要获得氧化体系的最大摩尔熵,所形成的HEOs必须是等摩尔的、单相的或更多种类元素的固溶体。这种材料设计方法使HEOs具有一些有趣的、意想不到的特性,如单一结构、高熵效应、晶格畸变效应和协同效应。


由于其独特的物理性质和潜在的应用性能,很多有着单相岩盐、氟石或者钙钛矿结构的过渡金属基HEOs (TM-HEOs)、稀土系HEOs(RE-HEOs)、混合HEOs材料的研究越来越多得被报道。例如B´erardan等人合成了具有被单价阳离子取代的岩盐结构的TM-HEOs。他们发现在室温下TM-HEOs具有较高的Li+电导率(大于10-3 S cm-1),这使得它有着很高的电导材料方面的应用前景。最近,考虑到高的Li+电导性可以被插入Li+到岩盐结构中从而打开一些为Li+通过晶格的扩散路径,因此增加了导电性。Sarkar等人报道了高熵氧化物的可逆的锂存储特性。由于高熵效应引起的出色的锂离子存储性质,Wang等人首次应用(Co, Cu, Mg, Ni, Zn)O作为锂离子电池的负极材料。

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最近,研究人员尝试了各种方法来制备HEOs并探索它们的应用。然而,这些方法(包括火焰喷雾热解法、雾化喷雾热解法、反共沉淀过程和固相过程烧结法)不仅涉及相对复杂的反应设备和制备工艺,而且存在高反应温度(大于1000 ℃)和大粒径的问题。至到目前为止,还没有关于低温制备高熵氧化物的报道。因此,对科学界来说,发展在低温下制备HEOs先进技术仍然是一个挑战。


此外,在水裂解和金属-空气电池中,析氧反应(OER)是一种的重要电极反应。然而,由于反应动力学的缓慢,这里迫切需要高活性的电催化剂来加速反应。目前,氧化钌和氧化铱被认为是最优良的OER反应点催化剂。遗憾的是,由于过高的价格和较低的储量限制,这些贵金属电催化剂的大规模应用还很严峻。


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