[發明專利]一系列多層高熵結構化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202110843491.6
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113387335B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳洪祥;黃舒賢;李升;戴品強;林智杰;洪春福;常發
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一系列多層高熵結構化合物及其制備方法。所述的多層高熵結構化合物為一系列的過渡金屬層狀化合物，分子式表達為(HEM_B)_x(HEM_A)X₂，HEM為高熵金屬元素組合，由四種或四種以上金屬元素組成，HEM_A、HEM_B分別為兩組高熵元素，x為HEM_B高熵金屬元素的插層量，元素總量為x，0＜x≤1，X為S、Se、Te元素中的一種或多種的組合。本發明在本就是在MX₂層狀結構的M位由高熵金屬元素組合HEM_A替換的基礎上，在層與層之間再引入一層高熵金屬原子HEM_B，同時可對其插層量進行調控，得到具有多層高熵結構的一系列化合物，該系列材料在能源轉換、能源存儲等應用領域具有巨大潛力。本發明多層高熵的結構設計理念為人們探索新高熵化合物提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料，具體涉及一系列多層高熵結構化合物及其制備方法。

背景技術

隨著高熵合金的研究熱潮，高熵化合物在近些年也進入了蓬勃發展的階段，目前高熵材料已經涵蓋了氧化物、碳化物、硅化物、硫屬化物等領域。其中高熵層狀化合物，如高熵氧化物，由于其高熵結構的化學穩定性以及其層狀結構的晶體學特性，使其在鋰離子電池、超級電容器等能源存儲領域有著優異的表現。近期，高熵層狀硫族化合物也被人們所報道，并發現其在催化還原方面有著良好的性能。

目前層狀高熵材料在結構設計方面仍為單層高熵結構，且其高熵結構層主要在其層狀結構單元的金屬層位置。而具有多層高熵結構的化合物目前仍未有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用固相插層法合成一系列多層高熵結構化合物(HEM_B)_x(HEM_A)X₂的方法，母體分子式為(HEM_A)X₂，插層的母體本就具有高熵結構，即將高熵金屬元素HEM_B通過高溫固相燒結，在本就是高熵化合物的(HEM_A)X₂層與層之間再引入一層高熵金屬原子。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

多層高熵結構化合物，其分子式表達為(HEM_B)_x(HEM_A)X₂，其中HEM為高熵金屬元素組合，由四種或四種以上金屬元素組成，HEM_A、HEM_B分別為兩組高熵金屬元素組合，x為HEM_B高熵金屬元素的插層量。

進一步地，HEM_A為Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Os、Rh、Ir、Au、Pd、Pt中的任意四種或四種以上金屬元素的組合，其元素比例可以為等比或非等比，元素總量為1。

X為S、Se、Te元素中的一種或多種的組合。

HEM_B為元素周期表中可插層的四種或四種以上金屬元素的組合，元素比例為等比，元素總量為x，0＜x≤1。

進一步地，HEM_B為Fe、Co、Cr、Ni、Mn、V、Cu、Ag、Zn中的四種或四種以上金屬元素的組合。

例如：(Fe_0.2Co_0.2Cr_0.2Ni_0.2Mn_0.2)_0.2(Ti_0.25Cr_0.25V_0.25Ta_0.25)Se₂。