[发明专利]一种具有高太阳能吸收率和红外发射率高熵氧化物的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高太阳能吸收率和红外发射率高熵氧化物的制备方法，是以CuO、MnO₂、Fe₂O₃、Cr₂O₃、Co₃O₄、TiO₂、ZnO、MgO粉末中的任意六种为原料，进行球磨混合、烘干、研磨后在空气氛围中高温煅烧，经冷却、研磨，即得具有尖晶石结构的高熵氧化物。本发明采用机械湿磨法和固相合成法结合的方法制备高熵氧化物，可确保金属元素充分混匀，具有制备技术简单，可重复性强，生产效率高，可适用于工业化生产等优点，且制备的高熵氧化物具有物相单一、纯度高、粒径较小和元素分布均匀，具有较高的太阳能吸收率和红外发射率，且在空气中热稳定性良好，因此可用于红外辐射材料和太阳能吸收材料。

技术领域

本发明涉及一种高熵氧化物的制备，尤其涉及一种具有高太阳能吸收率和红外发射率的高熵氧化物及其制备方法，属于红外辐射材料和太阳能吸收材料领域。

背景技术

高熵氧化物是高熵合金概念向熵稳定氧化物的延伸，是一种新型陶瓷材料，因其具有简单的结构和优异的性能等受到国内研究人员的广泛关注。高熵设计的关键点在于使用四种或四种以上等原子比或近等原子比的阳离子组合。高混合熵降低了吉布斯自由能，其简单的结构稳定了无序固溶体相，克服了通常在重掺杂中观察到的由焓驱动的相分离。2015年，Rost等首次制备了高熵氧化物[(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O]，其具有五种等原子比的不同的阳离子（C.M. Rost, E. Sachet, T. Borman, A. Moballegh, E.C. Dickey, DHou, J.L. Jones, S. Curtarolo, J.-P. Maria, Nat. Commun. 6 (2015) 8485.），该高熵氧化物材料具有较高的熵值和较低的吉布斯自由能，且具有较大晶格畸变，从而在电、光、磁学等方面表现出优异的性能，是近年来高熵材料领域的重大发现之一。

目前国内外文献报道或中国发明专利公布的尖晶石型高熵氧化物的制备方法主要有固相反应法和湿化学方法两种。2017年，Dabrowa J等首次采用传统的高温固相合成法制备了具有尖晶石结构的高熵氧化物材料(Ni,Mn,Fe,Co,Cr)₃O₄。CN 108933248A公开了一种锂离子电池负极材料尖晶石型球形高熵氧化物材料的制备方法，采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法和低温热处理相结合制备得到高熵氧化物材料。CN 111620681A公开了一种采用水热法和等离子技术相结合制备高熵氧化物材料的方法。上述文献中固相反应法所采用的保温时间较长（20小时），而且需要放置在铝板上进行空气淬火，具有工艺较为复杂、周期长的缺点；湿化学方法制备的高熵氧化物则存在原料成本高、制备步骤多、过程复杂且不可控等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种具高太阳能吸收率和红外发射率的高熵氧化物的制备方法，以应用于红外辐射加热/散热材料和太阳能吸收材料领域。

一、高熵氧化物的制备

选用CuO、MnO₂、Fe₂O₃、Cr₂O₃、Co₃O₄、TiO₂、ZnO、MgO粉末中的任意六种为原料，进行球磨混合、烘干、研磨后在空气氛围中高温煅烧，经冷却、研磨，即得具有尖晶石结构的高熵氧化物。

所述各原料以金属原子等摩尔比进行配比。

所述球磨采用行星式球磨机进行球磨，球磨转速为300~500r/min，球磨时间为5~12小时，球料水比为（2~5）: 1:3。所述球磨过程：先球磨1小时，随后暂停10min，再球磨1小时，暂停10min，以此为周期循环球磨。