确定“高熵”尖晶石氧化物中阳离子分布、位点选择性和化学有序性的多管齐下方法

《Journal of the American Chemical Society》：A Multi-Pronged Approach to the Determination of Cation Distribution, Site Selectivity, and Chemical Ordering in “High Entropy” Spinel Oxides

高熵氧化物（HEOs）因其化学多样性、磁均匀性和潜在应用受到关注，但成分复杂性阻碍基础理解。本研究采用多尺度同步辐射表征，揭示HEOs中Cr3?、Ni2?、Mn2?偏好八面体位，Co2?占据四面体位，首次证实固相反应中Ni原子簇的形成。

　　

“高熵”氧化物（HEOs）是一种复杂的多功能材料，它们在技术重要材料的设计上带来了范式的转变。由于含有大量的化学取代基，与传统固溶体和常见半导体相比，这些材料提供了更广阔的化学探索空间。此外，它们还表现出通常与高度无序材料不相符的磁均匀性。HEOs的多功能性及其出色的性能使其成为锂离子电池阳极、水分解电催化剂以及自旋电子材料的潜在候选材料。然而，这些材料的成分复杂性使得在基础层面上理解它们变得极具挑战性。本研究通过采用多种方法（高分辨率同步辐射X射线衍射、共振X射线衍射、X射线吸收光谱以及X射线和中子全散射技术），在理解“高熵”材料方面取得了重要进展。我们的综合表征揭示了通过传统固态反应制备的“高熵”尖晶石氧化物中位点选择性和化学有序性的关键信息。研究发现，Cr、Ni和Mn更倾向于占据八面体位点，而Co则主要占据四面体位点；同时首次发现了Ni的聚集现象。