[发明专利]一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于新型无机非金属材料技术领域，具体涉及一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物及其制备方法和应用，该空心球状高熵氧化物其化学式为La(Cosubgt;0.2/subgt;Crsubgt;0.2/subgt;Fesubgt;0.2/subgt;Mnsubgt;0.2/subgt;Nisubgt;0.2/subgt;)Osubgt;3/subgt;，晶体结构为钙钛矿型结构，采用在高温条件下具有粘滞流特性的SiOsubgt;2/subgt;作为硬模板，通过精准调控SiOsubgt;2/subgt;模板的用量和金属硝酸盐的粘度，借助于高温反应和NaOH刻蚀制得了表面微孔化的壳壁厚度可控的高熵氧化物空心球。本发明所提供的La(Cosubgt;0.2/subgt;Crsubgt;0.2/subgt;Fesubgt;0.2/subgt;Mnsubgt;0.2/subgt;Nisubgt;0.2/subgt;)Osubgt;3/subgt;高熵氧化物空心球作为锂离子电池负极材料其电化学性能得到了明显的提高，制备方法不仅适用于制备其他化学组成的具有钙钛矿结构的高熵氧化物，还适用于制备具有岩盐型、尖晶石型、萤石型等晶体结构的高熵氧化物。

技术领域

本发明属于新型无机非金属材料技术领域，具体涉及一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

高熵氧化物(high-entropy oxides,HEOs)相对于传统掺杂过渡金属氧化物而言，由于具有较高的构型熵，易于形成简单的岩盐型、萤石型、尖晶石型或钙钛矿等固溶体结构；同时，由于各主元倾向于混乱排列，即原子呈现无序分布、化学组成处于无序状态，从而导致HEOs由于多主元而体现“集体特色”，从而表现出各种优异的性能，尤其是在能源存储材料方面有着十分广阔的应用前景。

Sarkar等人通过喷雾热解法制备了岩盐型的(Co_0.2Cu_0.2Mg_0.2Ni_0.2Zn_0.2)O HEO纳米粉体，并首次将HEO用作LIBs负极材料。电化学性能表明：该高熵氧化物不仅显示出较高的比容量，而且还展示出优异的循环稳定性和倍率性能。在200mA g^-1的电流密度下比容量基本上保持在550mAh g^-1不变，在3000mA g^-1的电流密度下，容量保持在200mAh g^-1。此后，越来越多的HEOs材料被用于能源材料领域，如尖晶石型(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)₃O₄高熵氧化物被用作锂离子电池负极材料，钙钛矿类型的(La_0.2Pr_0.2Nd_0.2Sm_0.2Ba_0.1Sr_0.1)(Co_0.2Fe_0.6Ni_0.1Cu_0.1)O_3-δ被用作氧化物燃料电池的正极材料。

针对高熵氧化物作为锂离子负极材料具有优异的循环稳定性这一特征，如何通过改进制备方法，进一步提高该材料的电化学性能是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的至少一个上述问题，提供一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物及其制备方法和应用。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物，该空心球状高熵氧化物的化学式为La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃，晶体结构为钙钛矿型结构。