化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (10): 1579-1590.DOI: 10.6023/A26050161 上一篇 下一篇
研究论文
徐世彪a, 潘美伊a, 韦正兵a, 尹飞龙a, 鲍梦凡a, 胡倩倩a, 孙君豪a, 林娜a, 冒爱琴a,b,*(
)
投稿日期:2026-05-13
发布日期:2026-08-04
基金资助:
Shibiao Xua, Meiyi Pana, Zhengbing Weia, Feilong Yina, Mengfan Baoa, Qianqian Hua, Junhao Suna, Na Lina, Aiqin Maoa,b,*(
)
Received:2026-05-13
Published:2026-08-04
Contact:
*E-mail: maoaiqinmaq@163.com
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高熵氧化物(HEO)因具有高熵效应、多主元协同效应和可调组成, 在锂离子电池负极材料领域展现出良好的应用前景. 然而, 尖晶石型高熵氧化物在储锂过程中仍存在电子/离子传输动力学缓慢等问题, 限制了其电化学性能的进一步提升. 采用类金属P掺杂策略, 通过溶液燃烧法制备了尖晶石型HEO [Px(Co0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)1-x]3O4 (x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.2, 记为Px-HEO), 并研究了P掺杂对材料结构、缺陷特征及储锂性能的影响. 结果表明, P掺杂形成的P—O及P—O—M共价键促进了氧空位生成, 并通过电荷补偿使部分Mn3+转化为Mn4+, 有效减弱Jahn-Teller效应, 提升了结构稳定性. 其中, P0.1-HEO样品具有较高的比表面积(60.85 m2•g-1)和丰富的表面氧空位(50.1%), 显著改善了电子/离子传输动力学. P0.1-HEO电极在200 mA•g-1下循环250圈后仍保持1711 mAh•g-1的可逆容量, 在3000 mA•g-1下仍可提供385 mAh•g-1的可逆容量. 该研究为通过类金属P掺杂协同优化高熵氧化物的结构稳定性和储锂性能提供了实验基础.
徐世彪, 潘美伊, 韦正兵, 尹飞龙, 鲍梦凡, 胡倩倩, 孙君豪, 林娜, 冒爱琴. 类金属磷掺杂调控高熵氧化物本征缺陷: 协同提升结构稳定性与反应动力学[J]. 化学学报, 2026, 84(10): 1579-1590.
Shibiao Xu, Meiyi Pan, Zhengbing Wei, Feilong Yin, Mengfan Bao, Qianqian Hu, Junhao Sun, Na Lin, Aiqin Mao. Metalloid Phosphorus Doping-regulated Intrinsic Defect Engineering in High-entropy Oxides: Synergistically Enhanced Structural Stability and Reaction Kinetics[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(10): 1579-1590.
| Sample | Average crystallite size/nm | Crystal lattice parameter | Reliability factor | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a/nm | α/(°) | Vm/nm3 | Rp | Rwp | χ2 | ||||||
| P0-HEO | 28.6 | 0.8365 | 90 | 0.58533 | 2.60 | 3.29 | 1.18 | ||||
| P0.05-HEO | 13.6 | 0.8345 | 90 | 0.58114 | 1.67 | 1.23 | 1.52 | ||||
| P0.1-HEO | 12.4 | 0.8321 | 90 | 0.57614 | 2.07 | 1.58 | 2.50 | ||||
| P0.15-HEO | 10.1 | 0.8364 | 90 | 0.58512 | 1.71 | 1.32 | 1.74 | ||||
| Sample | Average crystallite size/nm | Crystal lattice parameter | Reliability factor | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a/nm | α/(°) | Vm/nm3 | Rp | Rwp | χ2 | ||||||
| P0-HEO | 28.6 | 0.8365 | 90 | 0.58533 | 2.60 | 3.29 | 1.18 | ||||
| P0.05-HEO | 13.6 | 0.8345 | 90 | 0.58114 | 1.67 | 1.23 | 1.52 | ||||
| P0.1-HEO | 12.4 | 0.8321 | 90 | 0.57614 | 2.07 | 1.58 | 2.50 | ||||
| P0.15-HEO | 10.1 | 0.8364 | 90 | 0.58512 | 1.71 | 1.32 | 1.74 | ||||
| Samples | SBET/(m2•g-1) | VBJH/(cm3•g-1) | Daver./nm | Dmost/nm |
|---|---|---|---|---|
| P0-HEO | 11.31 | 0.06 | 19.74 | 2.59 |
| P0.05-HEO | 89.18 | 0.24 | 10.82 | 2.56 |
| P0.1-HEO | 60.85 | 0.14 | 9.48 | 2.57 |
| P0.15-HEO | 31.27 | 0.11 | 13.52 | 2.60 |
| Samples | SBET/(m2•g-1) | VBJH/(cm3•g-1) | Daver./nm | Dmost/nm |
|---|---|---|---|---|
| P0-HEO | 11.31 | 0.06 | 19.74 | 2.59 |
| P0.05-HEO | 89.18 | 0.24 | 10.82 | 2.56 |
| P0.1-HEO | 60.85 | 0.14 | 9.48 | 2.57 |
| P0.15-HEO | 31.27 | 0.11 | 13.52 | 2.60 |
| Samples | Co2+/Co3+ | Fe2+/Fe3+ | Mn3+/Mn4+ | Ni2+/Ni3+ | OV/(OV+OL) |
|---|---|---|---|---|---|
| P0-HEO | 32.9/67.1 | 47.5/52.5 | 54.3/45.7 | 54.9/45.1 | 25.8% |
| P0.1-HEO | 44.1/55.9 | 54.9/45.1 | 40.8/59.2 | 55.3/44.7 | 50.1% |
| Samples | Co2+/Co3+ | Fe2+/Fe3+ | Mn3+/Mn4+ | Ni2+/Ni3+ | OV/(OV+OL) |
|---|---|---|---|---|---|
| P0-HEO | 32.9/67.1 | 47.5/52.5 | 54.3/45.7 | 54.9/45.1 | 25.8% |
| P0.1-HEO | 44.1/55.9 | 54.9/45.1 | 40.8/59.2 | 55.3/44.7 | 50.1% |
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