同時多離子交換途徑合成高熵金屬硫化物納米粒子

2021-01-10 科學網

同時多離子交換途徑合成高熵金屬硫化物納米粒子

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/9 22:00:56

美國賓夕法尼亞州立大學Raymond E. Schaak團隊開發了一種同時多離子交換途徑合成高熵金屬硫化物納米粒子的策略。相關研究成果於2021年1月6日發表在國際知名學術期刊《美國化學會志》。

高熵材料含有大量隨機分布的元素，具有獨特的催化、電化學和力學性能。隨機化元素的高構型熵驅動高熵材料的形成；因此，通常需要高溫和淬火來穩定它們。正因為如此，高熵材料的膠體納米粒子很難合成，儘管它們具有理想的高比表面積和溶液分散性，但仍然很少見。

該文中，研究人員開發了同時多陽離子交換作為一種替代低溫途徑來製備高熵材料的膠體納米粒子。Cu1.8S納米粒子與Zn2+、Co2+、In3+和Ga3+的亞化學計量混合物反應生成高熵金屬硫化物Zn0.25Co0.22Cu0.28In0.16Ga0.11S納米粒子。Zn0.25Co0.22Cu0.28In0.16Ga0.11S納米粒子具有熱穩定性，使用較少陽離子的交換反應不會產生高熵相。膠體納米粒子陽離子交換作為一個合成平臺的使用提供了熵和焓驅動力，除了結構熵之外，還能夠在溶液可及溫度下形成高熵相。

附：英文原文

Title: Simultaneous Multication Exchange Pathway to High-Entropy Metal Sulfide Nanoparticles

Author: Connor R. McCormick, Raymond E. Schaak

Issue&Volume: January 6, 2021

Abstract: High entropy materials, which contain a large number of randomly distributed elements, have unique catalytic, electrochemical, and mechanical properties. The high configurational entropy of the randomized elements drives the formation of high entropy materials; therefore, high temperatures and quenching are typically required to stabilize them. Because of this, colloidal nanoparticles of high entropy materials are difficult to synthesize and remain rare, despite their desirable high surface areas and solution dispersibilities. Here, we introduce simultaneous multication exchange as an alternative low-temperature pathway to colloidal nanoparticles of high entropy materials. Roxbyite Cu1.8S nanoparticles react with a substoichiometric mixture of Zn2+, Co2+, In3+, and Ga3+ to produce nanoparticles of the high entropy metal sulfide Zn0.25Co0.22Cu0.28In0.16Ga0.11S. The Zn0.25Co0.22Cu0.28In0.16Ga0.11S nanoparticles are thermally stable, and exchange reactions using fewer cations do not produce the high entropy phase. The use of colloidal nanoparticle cation exchange as a synthetic platform provides both entropic and enthalpic driving forces that, in addition to configurational entropy, enable the formation of high entropy phases at solution-accessible temperatures.

DOI: 10.1021/jacs.0c11384

Source: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11384

 

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