金红石型(Co_0.2M_0.2Fe_0.2Ni_0.2Ti_0.2)Nb_0.5Ta_0.5O₄（M=Zr,Mn）高熵氧化物作为固体氧化物电解池阴极实验研究

摘要

采用固相法制备了金红石型高熵氧化物固体氧化物电解池阴极材料(Co_0.2Zr_0.2Fe_0.2Ni_0.2Ti_0.2)Nb_0.5Ta_0.5O₄（ZNT）和(Co_0.2Mn_0.2Fe_0.2Ni_0.2Ti_0.2)Nb_0.5Ta_0.5O₄ （MNT）。结果显示：ZNT具有熵稳定性良好的晶体结构，MNT和ZNT电极材料在还原条件下表面溶出Ni⁰和Co_0.72Fe_0.28纳米颗粒，并且MNT(0.17 S·cm^-1)和ZNT (0.42 S·cm^-1)获得良好的导电特性；在电解CO₂过程中，ZNT和MNT电池在800℃和1.3 V时的电流密度分别达到0.94 A·cm^-2和0.56 A·cm^-2,MNT表面生成的绝缘物质（Mn, Fe, Co）Nb₂O₆和碳沉积阻碍电极材料对CO₂的催化还原反应，ZNT电池获得更好的催化性和稳定性。结果表明，所制结构稳定的金红石型高熵氧化物有望成为固体氧化物电解池阴极的候选材料之一。

关键词

金红石结构 / 高熵氧化物 / CO₂催化 / 纳米颗粒