探究高熵镧系氧化物硫酸盐的熵稳定性

《Chemistry of Materials》：Probing the Entropic Stabilization of High-Entropy Lanthanide Oxysulfates

高熵稀土氧化亚硫酸盐（Ln2O2SO4）通过金属二硫代羰基化合物混合物在空气中的热解合成，X射线衍射证实其单相结构，扫描电镜和能谱映射显示多组分均匀分布。紫外-可见吸收光谱测得直接带隙4.0-4.1 eV，间接带隙3.7-3.9 eV，Urbach能量138-581 meV。高熵氧化硫化物（Ln2SO2）的稳定性研究表明，相较于单金属，氧化过程活化能提高5-28%，这为极端条件下的高熵催化剂开发提供了新思路。

　　

我们报道了一系列高熵镧系氧化物硫酸盐（Ln₂O₂SO₄）的合成，这些化合物含有4–7种不同的镧系元素。该化合物是通过在空气中热分解金属二硫代氨基甲酸酯前体混合物获得的。通过粉末X射线衍射对材料进行了研究，并通过Rietveld方法对晶胞参数进行了优化，以量化样品的相纯度。扫描电子显微镜和透射电子显微镜结合能量色散X射线光谱分析进一步证实了样品的高熵特性。这些分析结果显示样品为单晶结构，且所有掺杂金属在微米到纳米尺度上均匀分布。通过紫外-可见吸收光谱研究了这些材料的光学性质，发现其直接带隙为4.0–4.1 eV，间接带隙为3.7–3.9 eV，Urbach能量范围为138至581 meV。通过将类似的高熵镧系氧化物硫酸盐（Ln₂SO₂）转化为氧化物，并进行热重分析和差示扫描量热分析，我们开始探讨这些材料的稳定性。分析结果表明，高熵样品在热力学上更稳定，其氧化过程的活化能比单金属样品高出5–28%。这种稳定性的提升对于开发高熵催化剂具有重要意义，尤其是在需要极端操作条件的应用中。