Forscher untersuchen die Struktur von Phosphat-Ionen leitenden Gläsern mittels Festkörper-NMR

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Glasartige schnelle Ionenleiter können aufgrund ihrer hohen Ionenleitfähigkeit und guten Transparenz als Festelektrolyte, Kathodenmaterialien, leitende Fasern und elektrochrome Gläser verwendet werden.

Während die Leitfähigkeit der Leiter in hohem Maße von der Organisation der Glasnetze abhängt, ist es sehr schwierig, die Glasstruktur fein zu charakterisieren, und daher wurde nur selten über die Beziehung zwischen der Leitfähigkeit und den Glasstrukturen berichtet.

Die Festkörperkernresonanz (NMR) ist aufgrund ihrer flexiblen und umfassenden Möglichkeiten zur Erfassung der Strukturinformation von glasartigen Materialien auf atomarer Ebene äußerst geeignet für die Untersuchung von Glasstrukturen.Gegenwärtig hat die Dotierung von Übergangsmetallionen in Phosphatgläsern große Aufmerksamkeit erregt, da die Übergangsmetallionen die elektrische Leitfähigkeit und die optischen Eigenschaften von Gläsern erheblich verändern können.

Die Zugabe von Alkalihalogenid könnte die Mobilität von Ionen weiter fördern.Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung des Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die Strukturen von MoO3-dotierten phosphatleitenden Gläsern mit Hilfe verschiedener Festkörper-NMR-Technologien eingehend untersucht.

Die Studie wurde im Journal of Physical Chemistry C veröffentlicht.In ihren Experimenten wurde das PO5/2 durch die gleiche Menge MoO3 ersetzt.

Die lokalen Umgebungen von 31P, 7Li und 35Cl wurden durch Einzelpuls-NMR-Spektren charakterisiert.

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Die Verteilung und Konnektivität von Phosphornetzwerken wurde durch zweidimensionale NMR-Experimente untersucht.

Raman-Spektren wurden verwendet, um die lokale Umgebung von Mo zu erfassen.

Die komplexen Impedanzen wurden ebenfalls gemessen, um die Ionenleitfähigkeit dieser Gläser zu erhalten.Sie fanden heraus, dass die Ionenleitfähigkeit durch die Substitution von PO5/2 durch MoO3 etwa 250 Mal erhöht wurde, und der Maximalwert erreichte 1,05×10-5 S-cm-1 bei 18 °C für x = 70.

In diesen Gläsern sind Cl–Ionen nur an Li+-Ionen gebunden, nicht aber an P5+ oder….

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