Ионная проводимость при комнатной температуре и термическая устойчивость хлорпроводящих твердых электролитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Поиск хлорпроводящих твердых электролитов с высокой ионной проводимостью σ293 K при комнатной температуре (293 K) основан на анализе температурных измерений электропроводности σ(T) индивидуальных и сложных соединений, твердых растворов, композитов и стекол. Сравнение хлоридов по термической стабильности базируется на основе анализа зависимостей σ(T) в циклических измерениях нагрев–охлаждение и физико-химических данных. Максимальные значения σ293 K обнаружены для твердых растворов \({\text{P}}{{{\text{b}}}_{{1 - x}}}{{{\text{K}}}_{x}}{\text{C}}{{{\text{l}}}_{{2 - x}}}\) (3 × 10–5 См/см) и \({\text{S}}{{{\text{n}}}_{{1 - x}}}{{{\text{K}}}_{x}}{\text{C}}{{{\text{l}}}_{{2 - x}}}\) (1 × 10−4 См/см). Перспективными направлениями поиска хлор-ионных твердых электролитов для химических источников тока и сенсоров на хлор, функционирующих при комнатной температуре, являются кристаллохимический метод гетеровалентных замещений и реализация вакансионного механизма электропроводности в кристаллических структурах типа котуннита (cotunnite PbCl2) и флюорита (fluorite CaF2). Проанализированы параметры ионной проводимости котуннитовых и флюоритовых кристаллов хлоридов и фторидов.

Об авторах

Н. И. Сорокин

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nsorokin1@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 2. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. 1000 с.
  2. Hussain S., Yangping L. // Energy Transitions. 2020. V. 4. P. 1. https://doi.org/10.1007/s41825-020-00029-8
  3. Karkera G., Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Power Sources. 2021. V. 481. P. 228877.
  4. Mohammad I., Witter R., Fichtner M., Anji Reddy M. // ACS Appl. Energy Mater. 2018. V. 1. P. 4766.
  5. Gschwind F., Rodrigues-Garcia G., Sandbeck J.S. et al. // J. Fluor. Chem. 2016. V. 182. P. 76.
  6. Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 17059.
  7. Потанин А.А. // Журн. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. 2001. Т. 45. № 5–6. С. 58.
  8. Okamoto K., Imanaka N., Adachi G. // Solid State Ionics. 2002. V. 154–155. P. 577.
  9. Gao P., Reddy M.A., Mu X. et al. // Angew. Chem. 2016. V. 128. P. 4357.
  10. Gschwind F., Steinle D., Sandbeek D. et al. // ChemistryOpen. 2016. https://doi.org/10.1002/open.201600109
  11. Zhao X., Ren S., Bruns M., Fichtner M. // J. Power Sources. 2014. V. 245. P. 706. https://doi.org/10.1016/jpowsour.2013.07.001
  12. Liu J., Zhang J., Chen X. et al. // ChemElectroChem. 2022. https://doi.org/10.1002/celc.202200332
  13. Sakamoto R., Shirai N., Inoishi A., Okada S. // ChemElectroChem. 2021. V. 8. P. 4441.https://doi.org/10.1002/celc.202101017
  14. Shannon R.D. // Acta Cryst. A. 1976. V. 32. P. 751.
  15. Sobolev B.P., Sorokin N.I., Bolotina N.B. // Photonic & Electronic Properties of Fluoride Materials / Eds. Tressaud A., Poeppelmeier K. Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 465.
  16. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 1. С. 123.
  17. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 3. С. 431.
  18. Соболев Б.П., Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 4. С. 609.
  19. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 5. С. 870.
  20. Мурин И.В., Глумов О.В., Мельникова Н.А. // Электрохимия. 2009. Т. 45. № 4. С. 438.
  21. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 2. С. 314.
  22. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 1. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2000. 616 с.
  23. Сорокин Н.И., Ивановская Н.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 286.
  24. Beniere M., Chemla M., Beniere F. // J. Phys. Chem. Solids. 1979. V. 40. P. 729.
  25. Carr V.M., Chadwick A.V., Saghafian R. // J. Phys. C. 1978. V. 11. P. L637.
  26. Hood G.M., Morrison J.A. // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. P. 4796.
  27. Berardan D., Frangez S., Meena A.K., Dragoe N. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. P. 9536. https://doi.org/10.1039/c6ta03249d
  28. Takahashi T. // Mater. Sci. Eng. B. 1992. V. 13. P. 199.
  29. Лидьярд А. Ионная проводимость кристаллов. М.: Изд-во иностр. лит., 1962. 223 с.
  30. Yoon D.M., Lazarus D. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 10. P. 4935.
  31. Мурин А.Н., Мурин И.В., Сивков В.П. // ФТТ. 1973. Т. 15. № 1. P. 142.
  32. Крёгер Ф. Химия несовершенных кристаллов. М.: Мир, 1969. 654 с.
  33. Samara G.A. // Phys. Rev. B. 1980. V. 22. № 12. P. 6476.
  34. Samara G.A. // Solid State Physica: advance research and applications / Eds. Ehrenreich H., Furnball D. Orlando, USA. 1984. P. 454.
  35. Chadwick A.V., Kirkwood F.G., Saghafian R. // J. Phys. (Paris) 1976. V. 37. P. C7-337.
  36. Chadwick A.V. // Solid State Ionics. 1983. V. 8. P. 209.
  37. Oberschmidt J., Lazarus D. // Phys. Rev. B. 1980. V. 21. P. 2952.
  38. Schoonman J. // Solid State Ionics. 1980. V. 1. P. 121.
  39. Schroter W., Nolting J. // J. Phys. (Paris) 1980. V. 41. P. C6-20.
  40. Бучинская И.И., Федоров П.П. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 4. С. 404.
  41. Sobolev B.P., Seiranian K.B., Garashina L.S., Fedo-rov P.P. // J. Solid State Chem. 1979. V. 28. № 1. P. 51.
  42. Haines J., Leger J.M., Schulte O. // Phys. Rev. B. 1998. V. 57. № 13. P. 7551.
  43. Bendall P.J., Catlow C.R.A., Fender B.E.F. // J. Phys. C.: Solid State Phys. 1984. V. 17. № 5. P. 797.
  44. Нозик Ю.З., Фыкин Л.Е., Мурадян Л.А. // Кристаллография. 1976. Т. 21. Вып. 1. С. 76.
  45. Van Berg J.M. // Acta Cryst. 1961. V. 14. P. 1002.
  46. Shand M., Hanson R.C., Dirrington C.E., O’Keeffe M. // Solid State Commun. 1976. V. 18. № 7. P. 769.
  47. Белослудов В.Р., Ефремова Р.И., Матизен Э.В. // ФТТ. 1974. Т. 16. № 5. С. 1311.
  48. Voronin B.M., Volkov S.V. // J. Phys. Chem. Solids 2001. V. 62. P. 1349.
  49. Derrington C.E., Lindner A., O’Keeffe M. // J. Solid State Chem. 1975. V. 15. P. 171.
  50. Hull S., Norberg S.T., Ahmed I. et al. // J. Solid State Chem. 2011. V. 184. P. 2925.
  51. Gillan M.J., Dixon M. // J. Phys. C. 1980. V. 13. P. 1901.
  52. Barsis E., Taylor A. // J. Chem. Phys. 1966. V. 45. P. 1154.
  53. Bollmann W. // Kristall Technik. 1980. B. 15. S. 197.
  54. Мурин И.В. // Дисс. … докт. хим. наук. ЛГУ. 1984.
  55. Kirkwood F.G. // Ph. D. Thesis. University of Kent. 1980.
  56. Ong S.H., Jacobs P.W. // J. Solid State Chem. 1980. V. 32. P. 193.
  57. Schoonman J., Hartog H.W. // Solid State Ionics. 1982. V. 7. P. 9.
  58. Pansare A.K., Patankar A.V. // Pramana. 1974. V. 2. № 5. P. 282.
  59. Oberschmidt J., Lazarus D. // Phys. Rev. B. 1980. V. 21. P. 5813.
  60. De Vries K.J., Van Santen J.H. // Physica. 1963. V. 29. P. 482.
  61. Kennedy J.H., Miles R.S. // J. Electrochem. Soc. 1976. V. 123. P. 47.
  62. Bollmann W. // Phys. Status Solidi. A. 1973. V. 18. P. 313.
  63. Bonne R.W., Schoonman J. // J. Electrochem. Soc. 1977. V. 124. P. 28.
  64. Samara G.A. // J. Phys. Chem. Solids. 1979. V. 40. P. 509.
  65. Сорокин Н.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Неорган. материалы. 1997. Т. 33. № 1. С. 5.
  66. Azimi A., Carr V.M., Chadwick A.W. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 1984. V. 45. P. 23.
  67. Liang C.C., Joshi A.V. // J. Electrochem. Soc. 1975. V. 122. P. 446.
  68. Kimura N., Niizeki Y. // Solid State Ionics. 1981. V. 3–4. P. 385.
  69. Derrington C.E., O’Keeffe M. // Solid State Commun. 1974. V. 15. P. 1175.
  70. Hiromichi A., Ayako Y., Eisuke S. et al. // Sens. Actuators B. 1997. V. 40. P. 7.
  71. Hoshino H., Yamazaki M., Nakamura Y., Shimoji M. // J. Phys. Soc. Jpn. 1969. V. 26. № 6. P. 1422.
  72. Plekhanov V.G. // Prog. Mater. Sci. 2004. V. 49. P. 787.
  73. Bonne R.W., Schoonman J. // J. Electroanal. Chem. 1978. V. 89. P. 289.
  74. Bonne R.W., Schoonman J. // J. Electroanal. Chem. 1978. V. 89. P. 301.
  75. Schoonman J. // J. Solid State Chem. 1972. V. 4. P. 466.
  76. Gabrial A., Pelton A.D. // Can. J. Chem. 1985. V. 63. P. 3276.
  77. Угай Я.А., Шатилло В.А. // Журн. физ. химии. 1949. Т. 23. С. 744.
  78. Уваров Н.Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 258 с.
  79. Kumar A., Shahi K. // J. Mater. Sci. 1995. V. 30. P. 4407.
  80. Busmundrud O., Feder J. // Solid State Commun. 1971. V. 9. P. 1575.
  81. Nizeki Y. // Solid State Ionics. 1993. V. 66. P. 49.
  82. Mizusaki J., Agai K., Fueki K. // Solid State Ionics. 1983. V. 11. P. 203.
  83. Мельникова Н.А., Глумов О.В., Глумов А.В., Мурин И.В. // Журн. прикл. химии. 1999. Т. 72. № 4. С. 598.
  84. Yamado K., Kuranaga Y., Veda K. et al. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1998. V. 71. P. 127. https://doi.org/10.1246/bcsj.71.127
  85. Shitara K., Kuwabara A., Hibino K. et al. // Dalton Trans. 2021. V. 50. P. 151. https://doi.org/10.1039/D0DT02502
  86. Nunotani N., Misran M.R.I.B., Inada M. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2020. V. 103. P. 297. https://doi.org/10.1111/jace.16727
  87. Imanaka N., Okamoto K., Adachi G. // Angew. Chem. Int. Ed. 2002. V. 41. P. 3890.
  88. Sokolov I.A., Murin I.V., Wimhofer H.D., Pronkin A.A. // Glass Phys. Chem. 2000. V. 26. № 2. P. 148.
  89. Aono H., Sugimoto E., Sadaoko Y. // J. Ceram. Soc. Jpn. 1998. V. 106. № 7. P. 645.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (42KB)
Метаданные

© Н.И. Сорокин, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах