[发明专利]一种六元尖晶石型铁钴铬锰镁铜系高熵氧化物及其粉体制备方法

说明书

本发明公开了一种六元尖晶石型铁钴铬锰镁铜系高熵氧化物及其粉体制备方法，属于高熵氧化物粉体材料领域。所述高熵氧化物化学式为(FeCoCrMnMgCu)₃O₄，其晶体结构为面心立方结构，空间点群为Fd‑3m。首先将Fe₂O₃、Cr₂O₃、Co₂O₃、MnO₂、MgO和CuO粉末按摩尔比1∶1∶1∶2∶1∶1球磨混合均匀，经过干燥、过筛后在马弗炉中进行800～1000℃保温1～3小时的烧结，煅烧后炉冷至室温，得到单相尖晶石结构(FeCoCrMnMgCu)₃O₄高熵氧化物粉体材料。本发明中的制备方法具有成本低廉、生产周期短、可工业化生产、操作过程简单和能耗低等优点，且制得的粉末纯度高、粒径较小且分布均匀，可广泛应用于超级电容器电极、锂离子电池电极、电解水制氢等新型能源材料领域。

技术领域

本发明属于高熵氧化物粉体材料领域，具体涉及一种六元铁钴铬锰镁铜系尖晶石型高熵氧化物及其粉体制备方法。

背景技术

高熵合金突破了传统的以一种或者两种金属元素作为主要元素的设计理念，而是由五种或者五种以上的金属元素按照一定的比例相互固溶而形成的一种新型合金，由于其具有较高的混合熵，所以该合金一般具有高强度、高硬度以及优异的耐蚀性等特性。高熵氧化物材料是在高熵合金的基础上发展而来的一种新型陶瓷材料，2015年Rost等人首次在高熵合金的基础上提出了高熵氧化物的概念，并成功的制备出了岩盐型结构的高熵氧化物(MgNiCoCuZn)O。近年来，有关尖晶石型高熵氧化物的研究也开始受到关注。

Dabrowa J等以等摩尔比的高纯NiO、MnO、Fe₂O₃、Co₃O₄(99.7wt％)和Cr₂O₃(99wt％)为原料，采用振动球磨法混合均匀后以200MPa的压力压制成圆片，然后在1050℃煅烧20h，最后，将样品放在铝板上淬火至室温以制得单相尖晶石结构的(CoCrFeMnNi)₃O₄高熵氧化物(J,Stygar M,A,et al.Synthesis and microstructure of the(Co,Cr,Fe,Mn,Ni)₃O₄high entropy oxide characterized by spinel structure[J].MaterialsLetters,2018,216:32-36.)。

GrzesikZ等以等摩尔比的高纯Co₃O₄，Cr₂O₃，Fe₂O₃，MnO和NiO(99.7wt％)为原料，采用行星球磨机以600r/min的高转速进行球磨混合均匀，之后将压制成圆片，而后在1000℃下保温20小时，最后将样品放在铝板上淬火至室温以制得单相尖晶石结构的高熵氧化物(Co,Cr,Fe,Mn,Ni)₃O₄(Grzesik Z,G,Miszczak M,et al.Defect structure andtransport properties of(Co,Cr,Fe,Mn,Ni)₃O₄spinel-structured high entropy oxide[J].Journal of the European Ceramic Society,2019.)。