НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ГЕТЕРОВАЛЕНТНОЕ ИЗОМОРФНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ Zr4+ В Na2Zr2Si2PO12 ТРЕХВАЛЕНТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано частичное замещение Zr4+ в силикофосфате Na3Zr2Si2PO12 трехвалентным элементом. На примере Fe3+-замещенного NASICON показано, что образующийся комплекс не соответствует общепринятой формуле Na3+y MIII yZr2-y Si2PO12, в которой электронейтральность полученного состава достигается за счет компенсации заряда дополнительными ионами Na+. На основании данных рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии и уточнения параметров кристаллических решеток методом Ритвельда установлено образование комплексов Na3MIII yZr2-y Si2-y P1+y O12. Прекурсор состава Na3+y MIII yZr2-y Si2PO12 является избыточным по Na и Si для Fe–замещенного комплекса. Элементы, оказавшиеся сверхтехнометрическими для новой кристаллической решетки, частично встраиваются в основную фазу NASICON, увеличивая параметры элементарной ячейки, и частично участвуют в образовании дополнительных фаз (аморфной или кристаллической). Аморфная фаза образуется на границах зерен низкодопированных составов. Применение кристаллические фазы образуются в высокодопированных составах.

Об авторах

Д. Н Грищенко

Институт химии ДВО РАН

Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Владивосток, Россия

М. А Медков

Институт химии ДВО РАН

Владивосток, Россия

Список литературы

  1. Ahmad H., Kubra K.T., Butt A. et al. // J. Power Sources. 2023. V. 581. Р. 233518. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233518
  2. Lu Y., Li L., Zhang Q. et al. // Joule. 2018. V. 2. № 9. P. 1747. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.07.028
  3. Wang Y., Song S., Xu C. et al. // Nano Mater. Sci. 2019. V. 1. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2019.02.007
  4. Singh M.D., Kaur G., Sharma S. et al. // J. Energy Storage. 2021. V. 41. P. 102984. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102984
  5. Li X., Hu E., Wang F. et al. // J. Mater. Chem. A. 2024. V. 12. № 8. P. 4796. https://doi.org/10.1039/D3TA05182J
  6. Zhong C., Deng Y., Hu W. et al. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 7484. https://doi.org/10.1039/c5cs00303b
  7. Fergus J.-W. // Solid State Ionics. 2012. V. 227. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2012.09.019
  8. Jolley A.G., Taylor D.D., Schreiber N.J., Eric D. // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. № 9. P. 2902. https://doi.org/10.1111/jace.13692
  9. Jolley A.G., Cohn G., Hitz G.T., Wachsman E.D. // Ionics. 2015. V. 21. P. 3031. https://doi.org/10.1007/s11581-015-1498-8
  10. Chen D., Luo F., Zhou W., Zhu D. // J. Alloys Compd. 2018. V. 757. P. 348. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.116
  11. Zhang Z., Zhang Q., Shi J. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. V. 7. P. 1601196. https://doi.org/10.1002/aenm.201601196
  12. Zhang Q., Liang F., Qu T. et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 423. Р. 012122. https://doi.org/10.1088/1757-899X/423/1/012122
  13. Ma Q., Guin M., Naqash S. et al. // Chem. Mater. 2016. V. 28 Р. 4821. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02059
  14. Khakpour Z. // Electrochim. Acta. 2016. V. 196. Р. 337. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.02.199
  15. Ruan Y., Song S., Liu J. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 10. P. 7810. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.03.095
  16. Fuentes R.O., Figueiredo F.M., Marques F.M.B., Franco J.I. // Solid State Ionics. 2001. V. 140. № 1–2. Р. 173. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(01)00701-9
  17. Samiee M., Radhakrishnan B., Rice Z. et al. // J. Power Sources. 2017. V. 347. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.02.042
  18. Yadav P., Bhatnagar M.C. // J. Electroceram. 2013. V. 30. P. 145. https://doi.org/10.1007/s10832-012-9776-6
  19. Xie B., Jiang D., Wu J. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2016. V. 88. P. 104. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.10.003
  20. Rao Y.B., Bharathi K.K., Patro L.N. // Solid State Ionics. 2021. V. 366-367. P. 115671. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2021.115671
  21. Грищенко Д.Н., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 8. С. 1042. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600366
  22. Squattrito P.J., Rudolf P.R., Jorgensen J.D. et al. // Solid State Ionics. 1988. V. 31. Р. 31.
  23. Subramanian M.A., Rudolf P.R., Clearfield A. // J. Solid State Chem. 1985. V. 60. Р. 172.
  24. Grishchenko D.N., Medkov M.A. // Theor. Found. Chem. Eng. 2024. V. 58. № 2. P. 261. https://doi.org/10.1134/S0040579524700428
  25. Oh J.A.S., He L., Plewa A. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 40125. https://doi.org/10.1021/acsami.9b14986
  26. Wang H., Zhao G., Wang S. et al. // Nanoscale. 2022. V. 14 № 3. P. 823. https://doi.org/10.1039/d1nr06959d

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).