在合成无机材料时，反应通常会产生非平衡动力学副产物，而不是热力学平衡相。了解热力学和动力学之间的竞争对于合理合成目标材料至关重要。

有鉴于此，劳伦斯伯克利国家实验室Wenhao Sun，Gerbrand Ceder报道了利用原位同步辐射X射线衍射研究了两层(P2)钠氧化物Na0.67Mo2(M = Co，Mn)的多级晶化途径。实验结果表明，在形成平衡的两层P2多晶型物之前，通过亚稳的三层O3，O3'和P3相进行了一系列快速的非平衡相变。同时，提出了一个理论框架来合理化实验观察到的相变，即使P2是平衡相，粉末前体之间的成分不受限制的反应也有利于非平衡三层中间体的形成。

文章要点

1）为了了解P2-NaxCoO₂的形成，研究人员利用原位同步加速器XRD和差示扫描量热仪(DSC)观察到P2层状金属氧化物固相陶瓷合成过程中的一系列非平衡三层相。

2）研究人员使用基于粉末前体界面反应模型的从头算热力学框架对实验结果进行了合理的解释，并提出了控制固相合成中初始相形成的统一原则。

该研究工作阐明了热力学和动力学之间的微妙竞争关系，为更合理地合成固态陶瓷材料提供了基本的见解。

Bianchini, M., Wang, J., Clément, R.J. et al. The interplay between thermodynamics and kinetics in the solid-state synthesis of layered oxides. Nat. Mater. (2020).

DOI：10.1038/s41563-020-0688-6

https://doi.org/10.1038/s41563-020-0688-6