Синтез і будова складних фосфатів Na3,5MIІ 0,5Fe1,5(PO4)3 (MII — Mg, Ni), одержаних в умовах кристалізації багатокомпонентних розчин-розплавів

Автор(и)

  • Н.Ю. Струтинська Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
  • А.B. Співак Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
  • В.М. Баумер НТК “Інститут монокристалів” НАН України, Харків
  • М.С. Слободяник Київський національний університет ім. Тараса Шевченка

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.02.100

Ключові слова:

складні фосфати, кристалізація розчин-розплавів, монокристал, порошкова рентгенографія, ІЧ-спектроскопія

Анотація

Досліджено формування складних фосфатів у системі Na2O—P2O5—Fe2O3—MIIO (MII — Co, Mg, Ni) в умо вах кристалізації багатокомпонентних розчин-розплавів у розрізах мольних співвідношень: Na/P = 1,3, Fe/P = 0,3, Fe/MII = 2, у температурному інтервалі 1000—650 °С та одержано монокристали Na3,5MIІ0,5Fe1,5(PO4)3 (MII — Mg, Co, Ni) розмірами до 5 мм. В ІЧ-спектрах синтезованих складних фосфатів Na3,5MIІ0,5Fe1,5(PO4)3 (MII — Mg, Co, Ni) коливальні моди в частотних діапазонах 900—1200 см–1 (суперпозиція симетричних і асиметричних валентних коливань РO4-тетраедрів) та 400—600 см–1 (відповідні деформаційні коливання) підтверджують присутність ортофосфатного типу аніона в їх складі. Розраховані параметри комірок синтезованих фосфатів (тригональна сингонія, просторова група R-3c) знаходяться в межах значень (а, b) = 8,68 ÷ 8,80 Å і c = 21,47 ÷ 21,58 Å та залежать від розмірів двовалентного металу. В основі кристалічних каркасів фосфатів Na3,5MIІ0,5Fe1,5(PO4)3 (MII — Mg, Co, Ni) є фрагмент [(MІІ/Fe)2 (PO4)3], побудований з двох змішаних (MІІ/Fe)O6-поліедрів і трьох PO4-тетраедрів, а катіони натрію частково заселяють два типи позицій, що розміщені в порожнинах каркаса. Присутність вакансій у катіонній підґратці складних фосфатів зі структурою типу NASICON у подальшому будуть впливати на іонпровідні властивості твердих електролітів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Guin, M., Tietz, F. & Guillon, O. (2016). New promising NASICON material as solid electrolyte for sodium-ion batteries: Correlation between composition, crystal structure and ionic conductivity of Na3+xSc2SixP3−xO12. Solid State Ionics, 293, pp. 18-26. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2016.06.005

Feng, J.K., Lu, L. & Lai, M.O. (2010). Lithium storage capability of lithium ion conductor Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3. J. Alloys Compd., 501, No. 2, pp. 255-258. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.04.084

Hou, M., Liang, F., Chen, K., Dai, Y. & Xue, D. (2020). Challenges and perspectives of NASICON-type solid electrolytes for all-solid-state lithium batteries. Nanotechnology, 31, No. 13. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab5be7

Park, J.Y., Shim, Y., Kim, Y., Choi, Y., Lee, H.J., Park, J., Wang, J.E., Lee, Y., Chang, J. H., Yim, K., Ahn, C.W., Lee, C.-W., Kim, D. K. & Yuk, J.M. (2020). Iron-doped NASICON type sodium ion battery cathode for enhanced sodium storage performance and its full cell applications. J. Mater. Chem., A, 8, pp. 20436-20445. https://doi.org/10.1039/D0TA07766F

El-Shinawi, H., Regoutz, A., Payne, D.J., Cussen, E.J. & Corr, S.A. (2018). NASICON LiM2(PO4)3 electrolyte (M = Zr) and electrode (M = Ti) materials for all solid-state Li-ion batteries with high total conductivity and low interfacial resistance. J. Mater. Chem. A, 6, pp. 5296-5303. https://doi.org/10.1039/C7TA08715B

Wu, M., Ni W., Hu, J. & Ma, J. (2019). NASICON-structured NaTi2(PO4)3 for sustainable energy storage. Nano-Micro Lett., 11, No. 44. https://doi.org/10.1007/s40820-019-0273-1

Hatert, F. (2009). Na4Fe2+Fe3+(PO4)3, a new synthetic NASICON-type phosphate. Acta Crystallogr., Sect. E., 65, i30. https://doi.org/10.1107/S1600536809009210

Essehli, R., El Bali, B., Benmokhtar, S., Bouziane, K., Manoun, B., Abdalslam, M.A. & Ehrenberg, H. (2011). Crystal structures and magnetic properties of iron (III)-based phosphates: Na4NiFe(PO4)3 and Na2Ni2Fe(PO4)3. J. Alloys Compd., 509, pp. 1163-1171. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.08.159

Strutynska, N.Yu., Zatovsky, I.V. Yatskin, M.M., Slobodyanik, N.S. & Ogorodnyk, I.V. (2012). Crystallization from Na2O—P2O5—Fe2O3—MIIO (MII — Mg, Ni) melts and the structure of Na4MgFe(PO4)3. Inorg. Mater., 48, No. 4, pp. 402-406. https://doi.org/10.1134/S0020168512040176

Yatskin, M.M., Strutynska, N.Yu., Zatovsky, I.V. & Slobodyanik, N.S. (2012). Phase formation in the flux systems Na2O—P2O5—Fe2O3—MeIIO (MeII — Mn, Co, Cu, Zn). Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 4, pp. 145-148 (in Ukrainian).

Zatovsky, I.V., Strutynska, N.Yu., Ogorodnyk, I.V., Baumer, V. N., Slobodyanik, N.S., Yatskin, M.M., & Odynets, I.V. (2016). Peculiarity of formation of the NASICON-related phosphates in the space group R32:

##submission.downloads##

Опубліковано

30.04.2021

Як цитувати

Струтинська, Н., Співак, А., Баумер, В., & Слободяник, М. (2021). Синтез і будова складних фосфатів Na3,5MIІ 0,5Fe1,5(PO4)3 (MII — Mg, Ni), одержаних в умовах кристалізації багатокомпонентних розчин-розплавів. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, (2), 100–107. https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.02.100

Номер

№ 2 (2021): Доповіді Національної академії наук України

Розділ

Хімія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Доповіді Національної академії наук України

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 > >>