高熵氧化物在催化领域的应用研究进展 被引量：1

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作者 燕艳 饶泽平 +2 位作者 杨雪 王振华 蔡苇 《重庆科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第4期45-52,共8页

高熵催化策略作为一种重要的材料设计策略,得益于其四大核心效应,基于高熵催化策略设计的高熵材料具有独特的结构特性和功能定制特性,一般包括高熵合金、高熵氧化物、高熵碳化物、高熵氟化物和高熵硫化物等。其中,高熵氧化物因其复杂的... 高熵催化策略作为一种重要的材料设计策略,得益于其四大核心效应,基于高熵催化策略设计的高熵材料具有独特的结构特性和功能定制特性,一般包括高熵合金、高熵氧化物、高熵碳化物、高熵氟化物和高熵硫化物等。其中,高熵氧化物因其复杂的组成和大晶格畸变产生了不同的原子分布和独特的结合位点,有利于提升催化效率。在此,着重介绍了高熵催化原理及高熵催化剂的设计原则,阐述了高熵氧化物在催化降解、产氧析氢、CO_(2)转化等方面的应用及催化性能调控机制的研究进展,并指出高熵氧化物催化剂亟待解决的问题和未来发展方向。 展开更多

关键词 高熵氧化物 催化 降解 产氧析氢 CO_(2)转化

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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：8

2

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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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 被引量：3

3

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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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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高熵氧化物合成及催化应用的研究进展 被引量：3

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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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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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喷涂电流对SOFC连接体MnCoCuFeNi高熵合金涂层性能的影响

7

作者 文魁 李忠燚 +6 位作者 刘香 刘太楷 刘敏 宋琛 毛杰 张梦婷 叶云 《材料研究与应用》 2025年第1期180-189,共10页

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的能源转换设备。连接体作为SOFC电堆的关键核心部件,负责实现电连接、分隔阳极燃料气和阴极空气及支撑电池堆的重要作用,其性能优劣直接影响电堆系统的衰减和稳定性。铁素体不锈钢因具有良好... 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的能源转换设备。连接体作为SOFC电堆的关键核心部件,负责实现电连接、分隔阳极燃料气和阴极空气及支撑电池堆的重要作用,其性能优劣直接影响电堆系统的衰减和稳定性。铁素体不锈钢因具有良好的抗氧化性、合适的热膨胀系数等性质,而成为最具希望的连接体材料。但是,其在服役过程中存在抗氧化性能不足,以及铬挥发造成的阴极铬中毒等问题。因此,需在其表面制备一层防护涂层。尖晶石氧化物具有较高的电导率和良好的阻Cr扩散能力,被认为是最有潜力的金属连接体防护涂层材料。采用大气等离子喷涂技术,在不同的喷涂工作电流下于430不锈钢基体的表面制备MnCoCuFeNi高熵合金涂层,随后经800℃热转化处理,最终得到尖晶石高熵氧化物涂层。同时,系统分析了涂层在热转化过程中的相组成、表面和截面形貌、元素扩散和电性能的演变行为。结果表明:增大喷涂电流可以提高合金涂层的致密度,但也会在涂层内部生成更多的金属氧化物;经热转化处理后,Mn、Co和Cu元素优先扩散至涂层表层形成浅灰色CuO和深灰色(Mn,Co,Cu)3O4尖晶石氧化物,这种元素偏聚随着热转化时间的延长而逐渐均匀化。热转化初期在靠近基体/涂层界面的涂层内部形成了富Cr扩散带,但表面形成的热转化层可有效遏制Cr扩散带向外的进一步扩展。高熵合金热转化层的电导率并未受喷涂电流的影响,其最终电导率约为10.1 S·cm^(-1)。相反,面比电阻却随喷涂电流的增加而增大,其中涂层最佳面比电阻值(14.95 mΩ·cm^(2))比无涂层不锈钢的要小。通过高熵合金原位转化策略构建了兼具高导电性和Cr阻隔性能的防护涂层,为开发长寿命SOFC连接体提供了新思路。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 金属连接体 等离子喷涂 热转化涂层 尖晶石高熵氧化物涂层 元素扩散 电学性能 面比电阻

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新型(Ce_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Y_(0.2))_(2)O_(3)高熵稀土氧化物的制备及表征

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作者 吴鹏程 任剑怡 +6 位作者 梁炳亮 艾云龙 杨书伟 刘明忠 张灯辉 吴新根 杨开怀 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第4期16-22,38,共8页

近年高熵氧化物的出现为研发性能优异的无机非金属材料提供了全新的理念。本文采用固相反应法制备(Ce_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Y_(0.2))_(2)O_(3)高熵稀土氧化物粉体,分析煅烧温度对其物相结构及物相转变规律的影响,系统研究该高... 近年高熵氧化物的出现为研发性能优异的无机非金属材料提供了全新的理念。本文采用固相反应法制备(Ce_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Y_(0.2))_(2)O_(3)高熵稀土氧化物粉体,分析煅烧温度对其物相结构及物相转变规律的影响,系统研究该高熵氧化物的显微结构特点。结果表明,当煅烧温度为1300℃时,样品已经形成立方结构(Ia-3),但存在少量其他杂相;当煅烧温度为1500℃时,形成了具有单相立方结构的(Ce_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Y_(0.2))_(2)O_(3)高熵稀土氧化物粉体。Ce、Pr、Nd、Sm、Y和O各元素均匀分布在晶粒中,具有典型的高熵稀土氧化物特征。 展开更多

关键词 高熵稀土氧化物 固相反应法 立方结构 物相组成 显微结构

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热障涂层潜在高熵陶瓷材料的研究进展

9

作者 董会 郭鹏飞 白如雪 《石油管材与仪器》 2023年第3期8-15,共8页

提升高温腐蚀部件的隔热耐蚀性对提高石油化工设备的使用寿命有重要意义。热障涂层是提升高温部件隔热耐蚀性能的关键技术。现役热障涂层陶瓷层材料已达到高温服役极限,急需能够耐极限高温的陶瓷材料。作为近些年开发的高稳定材料,高熵... 提升高温腐蚀部件的隔热耐蚀性对提高石油化工设备的使用寿命有重要意义。热障涂层是提升高温部件隔热耐蚀性能的关键技术。现役热障涂层陶瓷层材料已达到高温服役极限,急需能够耐极限高温的陶瓷材料。作为近些年开发的高稳定材料,高熵陶瓷具有高温稳定性、低热导率等优点,是替换现有陶瓷涂层材料的潜在材料之一。综述了高熵碳化物陶瓷、高熵硼化物陶瓷、高熵氧化物陶瓷、高熵氮化物陶瓷以及高熵稀土系列陶瓷的研究现状。分别从制备方法以及相应的物理化学性质和晶体结构等方面介绍了各种高熵陶瓷的力学性能和物理化学性能。同时指出,对新型的高熵陶瓷材料,通过寻求更加合理的摩尔配比和精准的元素搭配来优化高熵系统对提升高熵陶瓷材料的耐高温性、高温稳定性和抗氧化性具有指导意义,有望作为未来新型热障涂层材料。最后展望了高熵陶瓷的发展方向。 展开更多

关键词 高熵陶瓷 高熵碳化物 高熵氧化物 高熵硼化物 热障涂层

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(MgCoNiCuZn)O高熵陶瓷的制备及其与SiC配副的摩擦学性能 被引量：2

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作者 李晨 方媛 +2 位作者 冯宇霞 梁飞飞 贾均红 《陕西科技大学学报》 北大核心 2021年第5期131-138,共8页

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... 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. 展开更多

关键词 (MgCoNiCuZn)O 放电等离子烧结 高熵氧化物 磨损机制

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非晶高熵FeCoCrMnBS氢氧化物构筑及其增强氧析出催化性能研究

11

作者 韩鑫 程志豪 +3 位作者 张金凤 刘杰 钟澄 胡文彬 《物理化学学报》 2025年第4期81-90,共10页

析氧反应(OER)是电解水的关键反应之一。因此,高效的析氧反应电催化剂对水的分解至关重要。本研究工作基于泡沫镍(NF)基底,成功构筑了新型FeCoCrMnBS高熵氢氧化物(HEH)催化剂。FeCoCrMnBS HEH具有由大量非晶结构的超薄纳米片构成的多孔... 析氧反应(OER)是电解水的关键反应之一。因此,高效的析氧反应电催化剂对水的分解至关重要。本研究工作基于泡沫镍(NF)基底,成功构筑了新型FeCoCrMnBS高熵氢氧化物(HEH)催化剂。FeCoCrMnBS HEH具有由大量非晶结构的超薄纳米片构成的多孔形态。获得的FeCoCrMnBS/NF电极在碱性介质中表现出优异的OER电催化活性,在100 mA·cm^(-2)下只需要290 mV的过电位。此外,该催化剂在10 mA·cm^(-2)下显示出超过120 h的耐久性。增强的催化性能受益于独特的非晶结构以及B与S之间的正协同作用。该协同作用能够促进了硫酸盐的形成,从而削弱了OER中间体在催化剂表面的吸附。本研究为设计高效的OER电催化剂提供了一种新的设计策略。 展开更多

关键词 高熵氢氧化物 掺杂 非晶结构 析氧反应

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潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展 被引量：7

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作者 赖丽萍 汪俊 +4 位作者 种晓宇 鲁楠 张志彬 梁秀兵 冯晶 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期61-77,共17页

热障涂层(TBC)材料是为航空发动机及燃气轮机提供热防护,延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物,以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能... 热障涂层(TBC)材料是为航空发动机及燃气轮机提供热防护,延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物,以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质,着重强调了热导率和热膨胀系数,同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析,探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合,筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料;同时,将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。 展开更多

关键词 热障涂层材料 高熵稀土氧化物 热导率 热膨胀系数 力学性能 高温相稳定性

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TiO_(2)/(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)纳米复合材料的光催化制氢性能研究

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作者 谢云凤 靳长清 姚海刚 《西安工业大学学报》 2024年第6期714-723,共10页

为了解决TiO_(2)纳米材料空穴复合率高以及光稳定性不好等问题,采用溶液燃烧法首次成功制备(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)高熵氧化物纳米颗粒;然后再利用固相反应法制备TiO_(2)/(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.2... 为了解决TiO_(2)纳米材料空穴复合率高以及光稳定性不好等问题,采用溶液燃烧法首次成功制备(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)高熵氧化物纳米颗粒;然后再利用固相反应法制备TiO_(2)/(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)纳米复合材料,并将其应用于光催化制氢。结果表明,在TiO_(2)和(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)摩尔比为30时,光催化制氢速率达到最大。该纳米复合材料的光催化制氢速率达到了1 304.5μmol·h^(-1)·g^(-1),分别是(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)纳米材料和TiO_(2)纳米颗粒光催化制氢速率的85.3和1.98倍。复合材料具有更高光催化制氢速率的原因在于:(Ti_(0.25)Mn_(0.25)Co_(0.25)Ni_(0.25)Zn_(0.25))_(3)O_(4)和TiO_(2)之间形成了异质结,使得复合材料具有更高的光生载流子分离率,导致光催化制氢性能得到了提升。经过12 h的光辐照,该纳米复合材料的制氢速率衰减仅为11%,而在同样条件下,TiO_(2)纳米颗粒的制氢速率衰减高达81.7%。证实了该纳米复合材料比TiO_(2)具有更高的光稳定性。 展开更多

关键词 高熵氧化物 TiO_(2) 光催化制氢 异质结

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