Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Элементарная ячейка 2 × 2 из Na 3 Zr 2 (SiO 4 ) 2 (PO 4 ) (x = 2), который является наиболее распространенным материалом NASICON; [1] красный: O, фиолетовый: Na, светло-зеленый: Zr, темно-зеленый: сайты, общие для Si и P
Одна элементарная ячейка Na 2 Zr 2 (SiO 4 ) (PO 4 ) 2 (x = 1); красный: O, фиолетовый: Na, светло-зеленый: Zr, темно-зеленый: сайты, общие для Si и P

NASICON является аббревиатурой для натрия ( Na ) S упер I ОНИКА CON Ductor , который , как правило , относится к семейству твердых тел с химической формулой Na 1 + х Zr - Si х Р 3-х O 12 , 0 <х <3. В в более широком смысле он также используется для аналогичных соединений, в которых Na, Zr и / или Si заменены изовалентными элементами. Соединения NASICON обладают высокой ионной проводимостью порядка 10 -3 См / см, которая конкурирует с проводимостью жидких электролитов . Они вызваны перескоком ионов Na между узлами внедрения кристаллической решетки NASICON. [2]

Свойства [ править ]

Кристаллическая структура соединений NASICON была охарактеризована в 1968 году. Это ковалентная сетка, состоящая из октаэдров ZrO 6 и тетраэдров PO 4 / SiO 4, которые имеют общие углы. Ионы натрия расположены в двух типах междоузлий. Они перемещаются между этими объектами через узкие места, размер которых и, следовательно, электрическая проводимость NASICON зависят от состава NASICON, занятости участка [3] и содержания кислорода в окружающей атмосфере. Проводимость уменьшается при x <2 или когда весь Si заменяется на P в кристаллической решетке (и наоборот); его можно увеличить, добавив к NASICON редкоземельное соединение, такое как иттрий . [1]

Материалы NASICON могут быть получены в виде монокристаллов, поликристаллических керамических компактов, тонких пленок или в виде объемного стекла, называемого NASIGLAS . Большинство из них, за исключением NASIGLAS и не содержащего фосфора Na 4 Zr 2 Si 3 O 12 , вступают в реакцию с расплавленным натрием при 300 ° C и поэтому не подходят для электрических батарей, использующих натрий в качестве электрода. [2] Однако мембрана NASICON рассматривается для натрий-серной батареи, в которой натрий остается твердым.

Возможные приложения [ править ]

Основное применение материалов NASICON предусматривается в качестве твердого электролита в натриево-ионных батареях . Некоторые модели NASICON имеют низкий коэффициент теплового расширения (<10 −6 K −1 ), что полезно для точных инструментов и домашней посуды. NASICON можно легировать редкоземельными элементами, такими как Eu, и использовать в качестве люминофоров . Их электрическая проводимость чувствительна к молекулам в окружающей атмосфере, это явление можно использовать для обнаружения газов CO 2 , SO 2 , NO, NO 2 , NH 3 и H 2 S. Другие приложения NASICON включают катализ, иммобилизацию радиоактивных отходов и удаление натрия из воды.[2]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Фергус, JW (2012). «Ионный транспорт в твердых электролитах с ионной проводимостью натрия». Ионика твердого тела . 227 : 102–112. DOI : 10.1016 / j.ssi.2012.09.019 .
  2. ^ a b c Anantharamulu, N .; Koteswara Rao, K .; Rambabu, G .; Виджая Кумар, Б .; Радха, V .; Витал, М. (2011). «Обширный обзор материалов типа Nasicon». Журнал материаловедения . 46 (9): 2821. Bibcode : 2011JMatS..46.2821A . DOI : 10.1007 / s10853-011-5302-5 . S2CID 136385448 . 
  3. ^ Knauth, P. (2009). «Неорганические твердые ионно-литиевые проводники: обзор». Ионика твердого тела . 180 (14–16): 911–916. DOI : 10.1016 / j.ssi.2009.03.022 .