一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法技术

本发明专利技术公开了一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法，属于高熵氧化物陶瓷粉体材料领域。所述高熵氧化物化学式为(FeCoCrMnCuZn)

A six element spinel iron cobalt chromium manganese copper zinc system high entropy oxide and its powder preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法
本专利技术属于高熵氧化物粉体材料领域，具体涉及一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法。
技术介绍
与传统合金采用一种或者两种主元的设计理念不同，高熵合金是具有5种或者5种以上主元的合金，每种主元的含量介于5wt％-35wt％之间，由于具有较高的构型熵，从而能够得到简单的固溶体结构(FCC、BCC、HCP等)。高熵合金具有热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的点阵畸变效应以及性能上的鸡尾酒相应。2015年，Rost等人将这一设计理念扩展到高熵氧化物陶瓷的研究。近年来，有关尖晶石型高熵氧化物的研究开始受到关注。DabrowaJ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,StygarM,A,etal.Synthesisandmicrostructureofthe(Co,Cr,Fe,Mn,Ni)3O4highentropyoxidecharacterizedbyspinelstructure[J].MaterialsLetters,2018,216:32-36.)。汪渊等申请的中国专利技术专利(专利公布号：CN110190259A)《一种纳米高熵氧化物的制备方法及锂离子电池负极材料》公开了(FeTiMgZnCu)3O4高熵氧化物的制备方法，所采用原料粉末的纯度为99.99wt％，采用高能球磨方法的转速高达1000～2000r/min，煅烧温度为1000～1100℃、煅烧时间长达20～30小时，最后还需要将(FeTiMgZnCu)3O4高熵氧化物乙醇-异丙醇混合溶剂中球磨60～70小时得到纳米(FeTiMgZnCu)3O4高熵氧化物粉末。StygarM等以高纯的Co3O4、Cr2O3、NiO、MgO、MnO(99.97wt％)和Fe2O3(99.9wt％)为原料，采用行星球磨机球磨混合(600r/min，90min)后压制成圆片，再于1000℃烧结20小时，最后置于铝板上在空气中淬火至室温制得(CoCrFeMnNi)3O4、(CoCrFeMgMn)3O4和(CrFeMgMnNi)3O4高熵氧化物(StygarM,J,M,etal.FormationandpropertiesofhighentropyoxidesinCo-Cr-Fe-Mg-Mn-Ni-Osystem:novel(Cr,Fe,Mg,Mn,Ni)3O4and(Co,Cr,Fe,Mg,Mn)3O4highentropyspinels[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2019.)。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(CoCrFeMnNi)3O4(GrzesikZ,G,MiszczakM,etal.Defectstructureandtransportpropertiesof(Co,Cr,Fe,Mn,Ni)3O4spinel-structuredhighentropyoxide[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2019.)。王丹等申请的中国专利技术专利(申请公布号：CN110364717A)公布了《一种尖晶石型高熵氧化物电极材料及其制备方法》，所述的高熵氧化物电极材料化学式为(FeCoNiCrMn)3O4、(FeZnNiCrMn)3O4、(FeCoZnCrMn)3O4、(FeCoNiCrMnCu)3O4中的一种，制备方法为升温至900～1100℃进行高温煅烧，恒温煅烧时间为10～20小时。冒爱琴等申请的中国专利技术专利(申请公布号：CN109052491A)公布了《一种锂离子电池负极材料尖晶石型多孔高熵氧化物材料的制备方法》，采用金属硝酸盐为金属源，酒石酸、柠檬酸、葡萄糖、六甲基四胺和乙二胺四乙酸中的一种或几种混合物为燃料，通过控制金属盐原材料的浓度、燃料的种类和加入量、助燃剂的种类和加入量以及点火方式来调控尖晶石型过渡金属高熵氧化物纳米粉体的粒度和形貌等特性。MaoA等采用溶液燃烧合成法制备了尖晶石型(CrFeMnNiZn)3O4和(CrFeMnCoZn)3O4高熵氧化物，具体方法为：将等摩尔比的5种硝酸盐混合溶解在去离子水中，然后再加入一定量的甘氨酸，搅拌均匀得到前驱体溶液，再将前驱体溶液烘干得到凝胶，最后在卧式电热半透明熔金炉中燃烧合成得到单相尖晶石结构的高熵氧化物(MaoA,XiangHZ,ZhangZG,etal.Anewclassofspinelhigh-entropyoxideswithcontrollablemagneticproperties[J].JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2020,497:165884.)。综上所述，目前国内外文献报道或中国专利技术专利公布的尖晶石型高熵氧化物的制备方法主要有固相反应法和湿化学方法两种，其中固相反应法所采用的保温时间很长(10～20小时、20小时、20～30小时)，而且需要放置在铝板上进行空气淬火，具有工艺较为复杂、周期长的特点；另外，采用湿化学方法(包括溶液燃烧合成法)制备尖晶石型高熵氧化物则存在原料成本高、制备步骤多、过程复杂且不可控等特征。且目前尚未有六元尖晶石结构的高熵氧化物的相关报道，本专利技术提供了一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：提供一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体的制备方法，本专利技术采用机械球磨法和固相烧结法结合的方法制备六元高熵氧化物材料，改方法具有设备要求低、操作过程简单、生产周期短、能耗低、成本低廉以及容易实现工业化生产的特点，可广泛应用于锂离子电池电极、超级电容器电极、电解水制氢等新型能源材料领域。本专利技术为解决上述问题所提供的技术方案为：一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物，所述铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物的化学式为(FeCoCrMnCuZn)3O4，晶体结构为面心立方结构，空间点群为Fd-3m。一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：分别称取Fe2O3、Co2O3、Cr2O3、MnO2、CuO和ZnO粉末；步骤2：对步骤1称取的粉体进行球磨混合、烘干；步骤3：将步骤2所得混合粉体在空气气氛中煅烧即可获得具有单相尖晶石型的(FeCoCrMnCuZn)3O4高熵氧化物粉体。优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物，其特征在于：所述铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物的化学式为(FeCoCrMnCuZn)

【技术特征摘要】
1.一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物，其特征在于：所述铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物的化学式为(FeCoCrMnCuZn)3O4，晶体结构为面心立方结构，空间点群为Fd-3m。


2.一种六元尖晶石型铁钴铬锰铜锌系高熵氧化物及其粉体制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：分别称取Fe2O3、Co2O3、Cr2O3、MnO2、CuO和ZnO粉末；
步骤2：对步骤1称取的粉体进行球磨混合、烘干；
步骤3：将步骤2所得混合粉体在空气气氛中煅烧即可获得具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，夏午阳，梁炳亮，陈卫华，何文，欧阳晟，刘长虹，王义良，刘锦，艾云龙，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36