具有多功能特性的新型熵稳定萤石结构氧化物
材料科学
2025-07-01 v2
摘要
自2015年发现岩盐结构熵稳定(ES)(MgCoNiCuZn)O以来，开发以构型熵主导相稳定性的新型高熵氧化物已成为研究热点。本文报道一组采用标准固相反应合成的新型熵稳定萤石氧化物：Zr0.2Hf0.2Ce0.2Sn0.2Mn0.2O2-{\delta}、Zr0.2Hf0.2Ti0.2Mn0.2Ce0.2O2-{\delta}、Zr0.225Hf0.225Ti0.225Mn0.225Ce0.1O2-{\delta}以及Zr0.2Hf0.2Ti0.2Mn0.2Ce0.1Ta0.05Fe0.05O2-{\delta}。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱技术研究了这些化合物的结构、微观结构和化学性质。通过循环热处理证实了构型熵主导的相稳定性及化合物的熵稳定化。阳离子离子半径与氧化态的不匹配是实现单相萤石结构的关键因素。进一步讨论了热导率、光学带隙、磁性能和阻抗谱等物理性质的筛选结果。在300 K下观察到热导率为1.4-1.7 Wm-1K-1，并在宽温度范围(300K-1073K)内基本保持不变，有利于热障涂层应用。这些ES样品的光学带隙为1.6-1.8 eV，能够吸收可见光谱范围内的光，因此在光催化应用中具有潜力。熵稳定样品的阻抗谱数据揭示了在298K-423K温度范围内存在活化能较小(0.3-0.4 eV)的电子贡献。这些ES萤石体系中的观测结果展示了通过进一步优化实现多功能应用的潜力，并证实了熵稳定氧化物极大的化学多样性。
引用
@article{arxiv.2304.04084,
title = {Novel entropy-stabilized fluorite oxides with multifunctional properties},
author = {Ashutosh Kumar and David Bérardan and Francois Brisset and Diana Dragoe and Nita Dragoe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.04084},
year = {2025}
}
备注
13 Pages, 9 Figures 1 Table