[发明专利]一种共晶高熵氧化物粉体材料及制备方法

说明书

本发明提供一种共晶高熵氧化物粉体材料及其制备方法，涉及高熵氧化物粉体材料技术领域，该共晶高熵氧化物分子式为Mn_x(CoMgNiZn)_1‑xO(x的值为0.1～0.7)。本发明通过改变金属阳离子的比例，来调节共晶高熵氧化物中岩盐相和尖晶石相的比例，从而定制某些物理化学性能，满足一些特殊的使用需求。同时本发明采用反应过程简单的溶液燃烧合成法制备共晶高熵合金粉体材料，制备过程采用液相配料，确保原料达到分子水平混匀，保证最终产物组成和显微结构的均一，且所制备的共晶高熵氧化物粉体材料比表面积和晶粒尺寸可控。

技术领域

本发明涉及高熵氧化物粉体材料技术领域，特别涉及一种共晶高熵氧化物粉体材料，具体为具有岩盐和尖晶石结构的双相Mn_x(CoMgNiZn)_1-xO高熵氧化物材料及其制备方法。

背景技术

近年来，国内外材料科研工作者将高熵合金的设计理念拓展到高熵陶瓷材料领域，开发出一系列高熵碳化物、高熵氮化物、高熵硼化物、高熵硫化物和高熵硅化物等新型陶瓷材料。2015年，一种全新的被称为高熵氧化物(High-entropy Oxides,HEOs)的材料，由于原子无序分布的特点而具有极高的稳定性，自问世以来，因其独特的性能，如极高的热稳定性、独特的磁学性能、高效的锂离子储存性能、巨大的介电性能以及优异的催化性能等引起了广大学者的兴趣。高熵氧化物，又称做熵稳氧化物，由五种或五种以上的氧化物以等摩尔或近等摩尔构成，其熵大于等于1.61R。总所周知，在高熵合金领域，相对于具有单一固溶体结构的高熵合金，共晶高熵合金，由于具有高的强度和延展性引起了人们的广泛关注。

关于高熵氧化物，目前国内外科研工作者已经采用高温固相反应法、磁控溅射法、热解法、溶液燃烧反应法和共沉淀法制备出具有单一岩盐型、尖晶石型、萤石型和钙钛矿型的高熵氧化物。但是，目前还未发现关于共晶高熵氧化物的相关报道。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种共晶高熵氧化物粉体材料及制备方法，具体为设计一种新型的具有岩盐和尖晶石结构的五元共晶高熵氧化物材料，本发明的另一个方面还在于采用一种操作方便、实用性强和便于推广的制备方法—溶液燃烧法，并通过控制反应原料的比例，获得具有高比表面积、具有不同岩盐和尖晶石相组成的共晶高熵氧化物纳米晶粉体材料。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种共晶高熵氧化物粉体材料，该共晶高熵氧化物由岩盐和尖晶石结构组成，化学式为Mn_x(CoMgNiZn)_1-xO，其中x的值为0.1～0.7。

上述共晶高熵氧化物粉体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照分子式Mn_x(CoMgNiZn)_1-xO，称取化学计量比的金属硝酸盐，溶于一定量的蒸馏水中，在室温下搅拌均匀，得到含有五种金属硝酸盐的混合溶液，其中x的值为0.1～0.7；

(2)称取一定量的燃料，加入上述混合溶液，在室温下搅拌均匀，获得透明的溶胶；

(3)将上述透明溶胶置于80～150℃烘箱中，蒸发其中的水分，获得凝胶；

(4)将上述凝胶置于高温设备中，在一定温度下发生燃烧反应，并在温度350～750℃下保温10～60min，得到一种具有岩盐和尖晶石结构的五元共晶高熵氧化物粉体材料。进一步的，步骤(1)中金属硝酸盐的浓度为1mol/L～4mol/L。

进一步的，步骤(2)中燃料包括甘氨酸、葡萄糖、柠檬酸、乙二胺四乙酸、六次亚甲基四胺、尿素和聚乙二醇中的一种或几种。

进一步的，燃料与上述硝酸盐金属离子总和的摩尔比为0.5～2：1。