Транспортные свойства перхлоратов щелочных металлов и композиционных твердых электролитов на их основе
Диссертация
К настоящему времени открыто и изучено множество соединений, обладающих высокой ионной проводимостью, в которых ионный транспорт осуществляется самыми разнообразными катионами: как одно-, двухи трехзарядньтми катионами, так и различными анионами (Г", СГ, Вг", О2″, Б2″). Удельная электропроводность отдельных суперионных твердых электролитов сопоставима с проводимостью жидких электролитов… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Композиционные твердые электролиты
- 1. 2. 1. Механизм ионного транспорта в композиционных твердых электролитах
- 1. 2. 2. Выбор компонентов для создания композиционных твердых электролитов
- 1. 2. 3. Методы синтеза композиционных твердых электролитов
- 1. 2. 4. Морфология композиционных твердых электролитов
- 1. 2. 5. Методы исследования физико-химических свойств композитов
- 1. 2. 6. Композиционные твердые электролиты на основе 27 галогенидов серебра
- 1. 2. 7. Композиционные твердые электролиты на основе 30 галогенидов и нитратов щелочных металлов
- 1. 2. 8. Композиционные твердые электролиты на основе солей 32 лития
- 1. 2. Перхлораты щелочных металлов
- 1. 2. 1. Общие сведения
- 1. 2. 2. Кристаллохимические свойства перхлоратов щелочных 34 металлов
- 1. 2. 3. Физико-химические свойства перхлоратов щелочных 36 металлов
- 1. 3. Выводы из анализа литературы и постановка задачи
- 1. 1. Композиционные твердые электролиты
- Глава 2. Методика эксперимента
- 2. 1. Синтез перхлоратов и композиционных твердых электролитов
- 2. 1. 1. Синтез перхлоратов щелочных металлов
- 2. 1. 2. Синтез композиционных твердых электролитов на 42 основе перхлоратов щелочных металлов
- 2. 2. Физико-химические методы анализа
- 2. 2. 1. Рентгенофазовый анализ
- 2. 2. 2. Термический анализ
- 2. 2. 3. Удельная электропроводность
- 2. 2. 4. Вольтамперные характеристики
- 2. 1. Синтез перхлоратов и композиционных твердых электролитов
- 4. 1. Оптимизация условий синтеза композитов
- 4. 2. Ионная проводимость
- 5. 1. Композиционные твердые электролиты Г1С104~у-А120з
- 5. 1. 1. Структурные и термические свойства
- 5. 1. 2. Ионная проводимость
- 5. 1. 3. Электрохимические свойства. 88 5.2 Композиционные твердые электролиты ЫС104-А (А = а-А1203, а-, у-1лАЮ2)
- 5. 2. 1. Ионная проводимость
- 5. 2. 2. 71. лЯМР исследование
- 5. 3. 1. Образование композитов
- 5. 3. 2. Ионная проводимость
- 5. 3. 3. Электрохимические свойства. 107 РЕЗУЛЬТАТЫ И
Список литературы
- Faraday M. Experimental Researches in Electricity. Twelfth Series // Phil. Trans. R. Soc. Lond. — 1838. — Vol.128. — 83−123.
- Uvarov N.F. Composite solid electrolytes MeN03 A1203 (Me = Li, Na, K) / N.F. Uvarov, E.F. Hairetdinov, I.V. Skobelev // Solid State Ionics. -1996. — Vol. 86−88. — P. 577−580.
- Liang C.C. Conduction characteristics of the lithium iodide aluminium oxide solid electrolytes. // J.Electrochem. Soc. — 1973. — Vol.120. — P. 12 891 292.
- Khandkhar A.C. On the thermodynamics of LiBrxH20 (x = 0, ½, 1) and electrical conductivity of LiBrxH20 (A1203) composites / A.C. Khandkhar, J.B. Wagner // Solid State Ionics. 1986. — Vol.20. — P.267−275.
- Nakamura O.B. Fast lithium-ion transport in composites containing lithium-bromide dehydrate / O.B. Nakamura, J. Goodenough // Solid State Ionics. 1982. — Vol.7. — P. 125−128.
- Asai T. 7Li NMR study on the Lil-Al203 composite electrolytes / T. Asai, C.H. Hu, S. Kawai // Mat. Res. Bull. 1987. — Vol. 22. — P.269−274.
- Pack S. Electrical conductivity of the LiIH20-Al203 system / S. Pack, B. Owens, J.B. Wagner // J. Electrochem. Soc. 1980. — Vol.127. — N.10.1. Р.2177−2179.
- Size-dependent ionic conductivity observed for ordered mesoporous alumina-Lil composite / H. Maekawa, R. Tanaka. T.Y. Sato et al.] // Solid State Ionics. 2004. — Vol.175, N. 1−4. — P.281−285
- Conductivity enhancement in p-Li2S04 y-Al203 composites / L.Q. Chen, Z.Y. Zhao, C.Y. Wang, Z.R. Li //Acta Phys. Sin. — 1985. — V.34, N.8. -P.l 027−1033.
- Zhu B. Proton conduction in salt-ceramic composite systems / B. Zhu, B.-E. Mellander // Solid State Ionics. 1995. — Vol.77. — P.244−249.
- Nanocomposite ionic conductors in the Li2S04-Al203 system / N.F. Uvarov, B.B. Bokhonov, V.P. Isupov, E.F. Hairetdinov // Solid State Ionics. -1994. Vol.74, N 1−2. — P.15−27.
- Vinod M.P. Materials forall-solid-state thin-films rechargeable lithium batteries by sol-gel processing / M.P. Vinod, D. Bahnemann // J. Solid State Electrochem. 2002. — Vol. 6. — P.498−501.
- Properties of Rubidium nitrate in ion-conducting RbNOs A1203 nanocomposites / N.F. Uvarov, P. Vanek, Yu.I. Yuzyuk et al.] // Solid state ionics. 1996. Vol. 90., P. 201−207.
- Чеботин B.H., Перфильев M.B. Электрохимия твердых электролитовю М.: Химия, 1978. 312 с.
- Укше Е.А., Букун Н. Г. Твердые электролиты. М.: Наука, 1977. 175 с.
- Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М.: Изд-во АН СССР, 1945. 592 с.
- Wagner С. Theorie der geordneten Mischphasen / Wagner С., Schottky W.//Z.Phys. Chem. 1930. — Bd. 11. — S. 163−210.
- Maier J. Ionic conduction in space charge regions. // Prog. Solid State Chem. 1995. — Vol.23. — P.171−263.
- Wassermann B. Conductivity of thin Lil films on sapphire / B. Wassermann, T.P. Martin, J. Maier // Solid State Ionics. 1988. — Vol.2830. -partII.-P.1514−1519.
- Maier J. Defect chemistry in heterogeneous systems // Solid State Ionics. 1995. — Vol.75 P.139−145.
- Uvarov N.F. Stabilization of New Phases in Ion-Conducting Nanocomposites / N.F. Uvarov, P. Vanek // J. Mater. Synthesis and Processing. 2000. — Vol.8. — P.319−326.
- Uvarov N.F. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем / N.F. Uvarov, V.V. Boldyrev // Успехи химии. 200. — N.170. — С.307−329.
- Uvarov N.F. Estimation of composites conductivity using a general mixing rule// Solid State Ionics. 2000. — Vol.136−137. — P. 1267−1272.
- Уваров Н.Ф. Ионная проводимость твердофазных нанокомпозитов: Дис. докт. хим. наук: / Н. Ф. Уваров. Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН. Новосибирск. — 1997. -315 с.
- Kumar A. Composition and particle size effects on ionic conduction in KCI-AI2O3 composite solid electrolytes / A. Kumar, K. Shahi // J. Phys. Chem. Solids. 1995. — Vol.56, N 2. — P. 215.
- N.J.Dudney. Enhanced Ionic Conduction in AgCl-Al203 Composites Induced by Plastic Deformation. // J. Amer. Ceram. Soc. 1987. — Vol.70, N.2. — P.65−68.
- Intercalation of lithium in layered aluminum hydroxide / A.P. Nemudry, V.P. Isupov, N.P. Kotsupalo, V.V. Boldyrev// React. Solids. 1986. — Vol.1. -P.222−227.
- Исследование продуктов взаимодействия гидраргиллита с водными растворами бромида, иодида и сульфата лития. / А.П.
- Немудрый, И.А. Порошина, В.П. Исупов, Н. П. Коцупало, В. В. Болдырев //Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. — 1987. — вып. 2. — N 5. — С.48−51.
- Percolation effect, thermodynamic properties of Agi and interface phases in Agl-Al203 composites / N.F. Uvarov, P. Vanek, M. Savinov et al.] // Solid State Ionics. 2000. — Vol. 127, N.¾. — P. 253−267.
- Дульнев, Г. Н., Заричняк, Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л., 1974.
- Nan, C.-W. Physics of inhomogeneous inorganic materials //Progress inmaterial science.- 1993. Vol.37. — P.l.
- Asai T. Lithium-7 NMR study on a composite solid electrolyte of the LiBrH20-Al203 system / T. Asai, S.Kawai. // Solid State Ionics. 1986. -Vol. 20. — P. 225−229.
- N.J.Dudney. Enhanced Ionic Conductivity in Composite Solid electrolytes. // Solid State Ionics. 1988. — Vol. 28−30. — P.1065−1072.
- Properties of Lil-alumina composite electrolytes / F.W. Poulsen, N.H. Andersen, B. Kindl, J. Schoonman // Solid State Ionics. 1983. — Vol. 9/10. — P. l 19.
- Ponomareva V.G. The influence of heterogeneous dopant porous structure on the properties of protonic solid electrolyte in the CsHS04
- Si02 system / V.G. Ponomareva, G.V. Lavrova, L.G. Simonova // Solid State Ionics. 1999. — Vol.118. — P. 317−323.
- Maier J. Heterogeneous solid electrolytes // Superionic Solids and Solid Electrolytes: Recent Trends / Ed. S. Chandra, A. Laskar. N.Y.: Academic Press, 1989. P. 137−152.
- Maier J. Enhancement of the ionic conductivity in solid solid dispersions by surface induced defects // Ber. Bunsenges. Phys. Chem.1984. -Bd. 88. S. 1057−1062.
- Maier J. Heterogeneous doping of silver bromide // Mat. Res. Bull.1985.-Vol. 20.-P. 383−392.
- Khandakar A. Electrical Conduction in AgCl A1203 System / A. Khandakar, J.B. Wagner // Ext. Abstr. 833, ECS Meeting. San Francisco. -1983. P. — 332.
- Electrical conduction in Agl A1203 composites / P. Chowdary, V.B. Tare, J.B. Wagner // J. Electrochem. Soc. — 1985. — Vol. 132, N.l. — P. 123 124.
- Shastry M.C.R. Thermal and electrical properties of Agl-based composites / M.C.R. Shastry, K.J. Rao // Solid State Ionics. 1992. Vol. 51. -P. 311−316.
- Uvarov N.F. Structure and ionic transport in Al203-containing composites / N.F. Uvarov, M.C.R. Shastry, K.J. Rao // Rev. Solid State Sci. -1990. Vol. 4, N.l. — P. 61−67.
- Уваров Н.Ф. Композиционные твердые электролиты в системе Agl АЬ03 / Н. Ф. Уваров, Э. Ф. Хайретдинов, Н. Б. Братель // Электрохимия. — 1993. — Т. 29, № 11. — С. 1406−1410.
- Percolation effect, thermodynamic properties of Agl and interface phases in Agl A1203 composites / N.F. Uvarov, P. Vanek, M. Savinov et al.] // Solid State Ionics. — 2000. — Vol. 127. — P. 253−267.
- Uvarov N.F. High ionic Conductivity and Unusual Thermodynamic Properties of Silver Iodide in Agl A1203 Nanocomposites / N.F. Uvarov, E.F. Hairetdinov, N.B. Bratel // Solid state Ionics. — 1996. — Vol. — 86−88. — P. 573−576.
- Kumar A. The conduction characteristics of CsCl A1203 composites / A. Kumar, K. Shahi // Solid State Ionics. — 1994. — Vol. 68. — P. 71−76.
- Uvarov N.F. Effect of nanocristalline alumina on ionic conductivity and phase transition in CsCl / N.F. Uvarov, L.I. Brezhneva, E.F. Hairetdinov // Solid State Ionics. 2000. — Vol. 136 — 138, P. 1273 — 1278.
- Composite Solid Electrolytes Based on Rubidium and Cesium Nitrates I N.F. Uvarov, I.V. Skobelev, B.B. Bokhonov, E.F. Hairetdinof // J. Material Synthesis and Processing. 1996. — Vol. 4, N. 6. — P. 391−395.
- Properties Rubidium Nitrate in Ion-Conducting RbN03 A1203 Nanocomposites / N.F. Uvarov, P. Vanek, Yu.I. Yuzyuk et al.] // Solid State Ionics. — 1996. — Vol. 90. — P. 201−207.
- Liang C.C. Solid-state storage batteries / C.C. Liang, A.V. Joshi, N.E. Hamilton // J. Appl. Electrochem. 1978. — Vol. 8. — P. 445−454.
- Pack S. Electrical conductivity of the LiI’H20 A1203 system / S. Pack, B. Owens, J.B. Wagner // J. Electrochem. Soc. — 1980. — Vol. 127, N.10. — P. 2177−2179.
- Poulsen F.W. Ionic conductivity of solid lithium iodide and its monohydrate // Solid State Ionics. 1981. — Vol. 2. — P. 53−57.
- Hooper A. UK Patent, GB H01M 6/18 N 2 090 463 (1982).
- Chen L. Composite Solid Electrolytes // Materials for Solid State Batteries / Eds. B.V.R Chowdhari, S. Radhakrishna. N.Y.: World Sci. Publ., 1986. P. 69−78.
- Tofield B.C. Moisture measurement using a composite ionic conductor / B.C. Tofield, D.E. Williams // Solid State Ionics. 1983. — Vol. 9/10. — Pt. 2.- P. 1299−1301.
- Kwist A. Diffusion of Cations and Conductivity of Lithium Sulfate / A. Kwist, A. Lunden HZ. Naturforsch. 1965. — Bd. 20(a). — S. 235−245.
- Conductivity enhancement in P-Li2S04 y-Al203 composites / L.Q. Chen, Z.Y. Zhao, C.Y. Wang, Z.R. Li // Acta Phys. Sin. — 1985. — Vol. 34, N.8. — P. 1027−1033.
- Uvarov N.F. Composite Solid Electrolytes in the Li2SC>4 A1203 System / N.F. Uvarov, O.P. Srivastava, E.F. Hairetdinov // Solid State Ionics. — 1989.- Vol. 36. P. 39−42.
- Singh K., Lanje U.K., Bhoga S.S. Ferroelectric and A1203 dispersed Li2C03 composite solid electrolyte systems // Extended Abstracts: Tenth Intern. Conf. On Solid State Ionics. Singapore. 1995. P. l 12.
- Effect of morphology and particle size on the ionic conductivities of composite solid electrolytes / N.F. Uvarov, V.P. Tsupov, V. Sharma, A.K. Shukla //Solid State Ionics. 1992. — V. 51. — P. 41−52.
- Edward T.U. Perchlorate Chemistry: Implications for Analysis and Remediation. // Bioremedation Journal. -1998. Vol. 2. — Issue 2. — P. 81 -95.
- Химическая энциклопедия: в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 3. — 641 с.
- Hermann К. Hermann К., Lige W. // Z.Kristallogr.-1930.-B.75.-S.31−65. /Structur Berichte. B.2.-Leipzig:Academische verlags-gasellschaft M.B.H.-1937.-S.4U.
- Stromme K.O. The crystal structures of the orientationally Disordered, Cubie High-temperature Phases of Univalent Metall Perchlorates. //Acta Chem. Scand.-1974.-Vol.A28, N5.-P.515−527.
- Raghurama G. Optical studies on the orthorhombic cubic transition for KC104, RbC104 and CsC104 / G. Raghurama, T.A. Al-Dhahir, H.L. Bhat // J. Phys. C.: Solid State Phys. — 1987. Vol.20, N.28. — P. 4505−4511.
- Finbac C. Rotation von anionpolyedern in kubishen kristall gittern. I. die Perchlorate / С. Finbac, О. Hassel // Z. Physik. Chem. 1936. — B.32. -S. 130- 134.
- Pai Verneker V.R. Thermal decomposition of alkali metal Perchlorates / V.R. Pai Verneker, K. Rajeshvar // Termochim. Acta. 1975. -Vol.13. -N.3. — P.243 — 304.
- Gordon S. Differential Thermal Analysis of Inorganic. Compounds / S. Gordon, C. Campbell // Anal Chem. 1955. — Vol. 27. — P. 1102.
- Marvin G. Thermal Decomposition of Perchlorates / G. Marvin, L. Woolaver // Ind. Eng. Chem, Anal. Ed. 1945. — Vol. 17. — P. 474 — 476.
- Berglund U., Sillen L. // Acta Chem. Scand. 1948. — P. 116−126.
- W. A. Henderson, N. R. Brooks // Inorg. Chem. 2003. 42. P. 4522 4524.
- Rodgers T. Wassink C. Univ. of Arkansas, Final sammary report, 1 sept. 1954 to 31 jan. 1958. Contract, N. DA-23−072-ORD-1049.
- Khairetdinov, E.F. Charge Transfer and Thermal Decomposition of NH4CIO4 Crystals / E.F. Khairetdinov, V.V. Boldyrev //J. Solid State Chem. 1974. -Vol. 10. -P.288−293.
- A.C. Electrical conductivity of potassium perchlorate / R. Nottenburg, K. Rajeshwar, V. Pai Verneker, J. DuBow // J. Phys. Chem. Solids. 1980. -Vol. 41. — P. 271−277.
- Парсонидж H., Стейвли JI. Беспорядок в кристаллах. М.: Мир.1982. В 2-х частях. 4.1. 442 с.
- К.О. Stromme // Acta Chem. Scand. A28, 546.
- Тонков Е.Ю. Фазовые диаграммы соединений при высоком давлении (соединения Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba). M.: Наука.1983.-280 с.
- Гиричев Г. В. // Соросовский образовательный журнал. 1999. N. 11. С. 40−44.
- Гороновский И.Т., Назаренко Ю. П., Некряч Е. Ф. Краткий справочник по химии. Киев: «Наукова думка». 1987. 832 с.
- Чеботин В.Н., Перфильев М. В. Электрохимия твердых электролитов. М.: Химия. 1976. — 311 с.
- Uvarov N.F. Compensation Law for Conductivity of Ionic Crystals / N.F.Uvarov, E.F.Hairetdinov II J. Solid State Chem. 1985. — Vol.62, N.l. -P.3−14.
- Уваров Н.Ф. Компенсационный эффект в проводимости ионных кристаллов / Н. Ф. Уваров, Э. Ф. Хайретдинов // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1985. — Вып.2. — С.43−51.
- A. Lunden. // Solid State Commun. 1988. — Vol.65, N.10. — P.1237−1240.
- Composite protonic solid electrolytes in the CsHS04-Si02 system / V.G. Ponomareva, N.F. Uvarov, G.V. Lavrova, E.F. Hairetdinov // Solid State Ionics. 1996. — Vol.90, N 1−4. — P.161−166.
- Танабе К. Твердые кислоты и основания. М.: Мир. 1973. — 92 с.
- Уваров Н.Ф. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем / Н. Ф. Уваров, В. В. Болдырев // Успехи химии. 200. — N.170. — С.307−329.
- Кристаллографическая база данных / PDF. карточка N.30−751.
- Dronskowski R. Reactivity and acidity of Li in LiA102 // Inorg. Chem.-1993.-Vol.32, N. 1.-P.1−3.
- Химическая энциклопедия: в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 .- 625 с.
- Levin I. Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequences / I. Levin, D. Brandon // J. Am. Ceram. Soc. 1998. Vol. 81, N.8. — P. 1995 2012.
- John C.S., Alma V.C.M., Hays G.R. // Appl. Catal.- 1983. Vol.6. -P.341.
- Kubo R. A General Theory of Magnetic Resonance Absorption / Kubo R., K. Tomita // J. Phys. Soc. Japan. 1954. — Vol.9. — P. 888 — 919.
- Vega A.J. Multiple-Pulse Nuclear Magnetic Resonance of Solid Polymers. Polymer motions in Crystalline and Amorphous Poly (tetrafluoroethylene) / A.J. Vega, A.D. English //Macromolecules. -1980.-Vol.13.-P.1635 1647.
- J.S. Waugh, E.I. Fedin, Sov. Solid State Phys. 4 (1963) 1633.
- M. Villa, J.L. Bjorkstam, Solid State Ionics 9/10 (1983) 1421.
- Correlation between the activation enthalpy and Kohlrausch exponent for ionic conductivity in alkali aluminogermanate glasses / K.L. Ngai, J.N. Mundy, H. Jain, O. Kanert, G. Balzer-Jollenbeck // Phys. Rev. 1989. — В 39.-P. 6169 6179.
- Brinkmann D. NMR Studies of Superionic Conductors // Prog. Nucl.
- Magn. Reson. Spectrosc. 1992. — Vol.24. — P. 527.
- Funke K. Jump Relaxation in Solid ElectrolytesProgr. // Solid State Chem.- 1993.-Vol.22. -P. Ill 195.
- Ponomareva V.G. High-temperature behavior of CsH2P04 and CsH2P04 Si02 composites / V.G. Ponomareva, E.S. Shutova // Solid State Ionics. — 2007. — Vol. 178. — P. 729−734.
- Ponomareva V.G. Composite electrolytes Cs3(H2P04)(HS04)2/Si02 with high proton conductivity / V.G. Ponomareva, E.S. Shutova // J. Solid State Ionics. 2005. — Vol. 176, N. 39−40. — P.2905−2908.
- Ponomareva V.G. Proton conductivity and structural dynamics in Cs5H3(S04)4/Si02 composites / V.G. Ponomareva, G.V. Lavrova, E.B. Burgina // J. Solid State Ionics. 2005. — Vol. 176. — P. 767−771.