高熵氧化物是一种由高构型熵稳定的新型材料, 有望具有独特的电化学性能。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体并研究了其超级电容性能。结果表明: 单相(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体的制备温度随着丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比的增加而降低。当丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比为120:1时, 在900 ℃煅烧2 h所制备的岩盐相高熵纳米粉体呈现出球形形态, 粒径为40~65 nm。该高熵纳米粉体在1 A/g的电流密度下具有402 F/g的比电容; 当电流密度增大到20 A/g时, 仍然能保持62%的初始比电容; 在电流密度为5 A/g时, 经过2 000次充放电循环后, 电容保持率为61%, 该研究表明高熵(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景。Its Electrochemical Properties As Supercapacitor Electrode
高熵氧化物 丙烯酰胺 超级电容器 电化学性能 电极材料 high-entropy oxides acrylamide supercapacitors electrochemical properties electrode materials
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/mm2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5.05 GPa, 比传统烧结试样高3.95 GPa。当频率<2 Hz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。
高熵氧化物 闪烧 相变 介电常数 high entropy oxide ceramics flash sintering phase transformation dielectric constant
1 中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 2211161
通过改进的自蔓延燃烧法合成制备高熵双钙钛矿SmBa(Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2)2O5+δ (HE-SBC)阴极材料，并复合10%(摩尔分数)Gd2O3掺杂CeO2(GDC)以优化性能。结果表明：通过B位高熵的方法可以显著减小Co离子由价态变化而引起的热膨胀，从而降低SmBaCo2O5+δ 的热膨胀系数。在800 ℃，以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)为电解质的HE-SBC对称电池的极化阻抗(Rp)为1.04 Ω·cm2，阳极支撑单电池的最高功率密度和Rp分别为683.53 mW/cm2和0.46 Ω·cm2。进一步通过复合GDC (HE-SBC与GDC的质量比7:3)以增加三相界面提高HE-SBC的催化活性，在800 ℃ HE-SBC-GDC复合阴极对称电池的极化阻抗仅为0.09 Ω·cm2，且阳极支撑单电池的最高功率密度和Rp分别为838.66 mW/cm2和0.12 Ω·cm2。
固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 高熵氧化物 复合电极 solid oxide fuel cells double perovskite high-entropy oxide composite electrode
1 1.南昌航空大学 江西省金属材料微结构调控重点实验室, 南昌 330063
2 2.南昌航空大学 材料科学与工程学院, 南昌 330063
3 3.福州大学 材料科学与工程学院, 福州 350108
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M3O4(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 M3O4/泡沫镍(M3O4/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, Fe2O3(H)/Co3O4(S)/Cr2O3(E)和Mn2O3(B)相继固溶进入尖晶石主晶相晶格; 在900 ℃煅烧2 h所得M3O4粉体的平均粒径为0.69 μm, 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, M3O4/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M3O4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。
太原理工大学 材料科学与工程学院, 太原 030024
近年来, 不同体系的高熵陶瓷迅猛发展, 但萤石结构高熵氧化物仍处于研发初期。本研究采用机械球磨和常压烧结的方法合成一种新型高熵萤石氧化物, 利用XRD, SEM, TG-DSC和可视化形变分析仪研究了陶瓷的物相转变、表面形貌以及烧结行为。研究结果表明, (Zr1/7Hf1/7Ce1/7Y2/7La2/7)O2-δ是一种非等摩尔的“高熵”陶瓷, 其内部各元素分布均匀。湿法球磨和干法球磨制备的粉末结构和粒度均有所不同, 单相转变温度为1600和1300 ℃, 圆盘状坯体在1600 ℃保温1 h, 尺寸收缩率约为8.5%和17.8%, 致密度分别为82.25%和93.23%, 说明球磨工艺是影响高熵陶瓷烧结的重要因素。此外, 常压烧结制备(Zr1/7Hf1/7Ce1/7Y2/7La2/7)O2-δ时, 在1300~1600 ℃应适当减缓升温速率并延长保温时间, 避免生坯收缩开裂, 并提高陶瓷致密度。
