Angew. Chem. ：当盐模板遇见压力场：交叉合成超细高熵化合物的新途径

高熵材料一种将五种或五种以上元素融入到单一晶相的材料，由于独特的协同效应，其被认为是一类很有前途的电化学能源相关器件的活性材料。近年来，新兴的高熵化合物（HECs）作为电化学储能器件（EESDs）的活性材料，如锂离子电池、钠离子电池和锌离子电池，引起了人们越来越多的兴趣。自2015年成功制备单相高熵氧化物（HEOs）以来，高熵氮化物（HENs）、高熵硫化物（HESs）、高熵磷酸盐（HEPO₄s）等各种类型的HECs相继被报道。为了满足HEC在不同EESD中应用的日益增长的需求，迫切需要开发组分和形貌可控的HEC的普适性合成方法。

迄今为止，高温烧结法仍是合成HECs的主要策略。这些方法制备的粉末形貌尺寸大（>100 nm）且无碳材料复合，并且存在高温下的相变和相分离，也难以实现普适性合成。因此，如何简单、高效的制备超细小高熵化合物（US-HECs）仍然是一个重大挑战。

近日，天津大学的何春年教授、陈彪副教授，采用NaCl自组装模板法，并在烧结过程中引入高压力场，以此抑制HEC的原子扩散和相分离进而形成HEC，并进一步抑制HEC的聚集，使HEC具有超细小尺寸，实现了锚定在多孔碳上的超细小（< 10 nm）HEC（氮化物、氧化物、硫化物和磷酸盐）复合材料的普适性制备。

XRD和EDS面扫结果显示通过高压盐模板法成功制备了具有单一晶相且各元素均匀分布的高熵化合物（高熵氮化物、高熵氧化物、高熵硫化物和高熵磷酸盐）。

DFT理论模拟计算和相关的电化学表征分析表明HES-MnFeCoCuSnMo/PC作为钠离子电池电极材料具有高的可逆转化反应动力学，其在钠离子电池应用中表现出高的比容量、优异的倍率性能和循环稳定性。主要归咎于以下三点：i）PC基底通过强的界面相互作用使HES-MnFeCoCuSnMo纳米颗粒均匀分布，并提供强大的结构稳定性和快速的电子和电解液扩散通道；ii）HES-MnFeCoCuSnMo的亚10 nm尺寸有利于缩短Na⁺扩散路径，改善Na⁺扩散通道；iii）高熵效应有利于HES-MnFeCoCuSnMo在放电过程中的Na⁺吸附和电子电导性，也有利于HEA-MnFeCoCuSnMo在充电过程中的Na₂S吸附/分解和电子电导性。结合了高熵效应、超细小尺寸和PC等优点，HES-MnFeCoCuSnMo/PC复合材料在HES-MnFeCoCuSnMo和HEA-MnFeCoCuSnMo/Na₂S之间表现出高的可逆转化反应和优异的钠离子存储能力。

该工作为HEC的设计和制备提供了新途径，为电化学存储和转化器件发展提供了新的机会。

论文信息

High-Pressure-Field Induced Synthesis of Ultrafine-Sized High-Entropy Compounds with Excellent Sodium-Ion Storage

Dr. Ming Liang, Dr. Haonan Xie, Prof. Biao Chen, Dr. Hongye Qin, Dr. Hanwen Zhang, Jingyi Wang, Prof. Junwei Sha, Prof. Liying Ma, Prof. Enzuo Liu, Prof. Jianli Kang, Prof. Chunsheng Shi, Prof. Fang He, Prof. Xiaopeng Han, Prof. Wenbin Hu, Prof. Naiqin Zhao, Prof. Chunnian He

文章的第一作者是天津大学的博士生梁鸣（现为比亚迪公司博士后）和博士研究生谢昊男。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202401238