Транспортные свойства ориентационно-разупорядоченных фаз на основе нитрата рубидия

• Автор: Искакова, Анастасия Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1Л. Дефекты кристаллической структуры ионных проводников

1Л Л. Собственные точечные дефекты

1Л .2. Примесные точечные дефекты

1Л .3. Структурная разупорядоченность

1Л .4. Ориентационная разупорядоченность

1.2. Ориентационный беспорядок в нитратах щелочных металлов

1.2Л. Структуры нитратов щелочных металлов

1.2.2. Закономерности изменения свойств и структур в ряду нитратов щелочных металлов
1.2.2.1. Кристаллическая структура
1.2.2.2. Молярный объем
1.2.2.3. Температура плавления
1.2.2.4. Энтальпия плавления
1.2.2.5. Ионная проводимость
1.3. Твёрдые электролиты с проводимостью по катионам рубидия
1.3.1. Рубидиевый [1-глинозём (ЯЬ-р-А^Оз)
1.3.2. Феррит рубидия ЯЬ-р-Ге20з
1.3.3. Системы типа ЯЬ20-А02-М203 (А=8ц И, Се; М=А1, Са,

1.3.4. Другие соединения с каркасными и слоистыми структурами
1.3.5. Сульфат рубидия (ЯЬ^ОД
1.3.6. Факторы, влияющие на проводимость
1.4. Транспортные свойства нитрата рубидия
1.4.1. Разупорядочение структуры ЯЬЖ)
1.4.1.1. ФазаЯЬЖ)3-1У
1.4.1.2. ФазаЯЬТ403-Ш

1.4.1.3. ФазаШчЮз-П
1.4.1.4. Фаза №N
1.4.2. Проводимость нитрата рубидия и ориентационное
разупорядочение
1.4.2.1. Изменение проводимости при переходе IV—>111
1.4.2.2. Изменение проводимости при переходе III—»II
1.4.2.3. Изменение проводимости при переходе II—>
1.4.3. Возможные способы модификации транспортных
свойств нитрата рубидия
1.5. Выводы из анализа литературы и постановка задачи
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Синтез исследуемых соединений
2.2. Изготовление твердотельного суперконденсатора
2.3. Методы исследования свойств полученных соединений
2.3.1 Рентгенофазовый анализ
2.3.2 Дифференциальная сканирующая калориметрия,
дилатометрия и электронная микроскопия
2.3.3. Химический анализ
2.3.4. Удельная электропроводность
2.3.5. Исследование характеристик суперконденсатора
2.3.6. Моделирование методом молекулярной динамики
Глава 3. Исследование свойств 1Ш40з
3.1. Исследование структуры ШэМОз
3.2. Термическое поведение ЯЬИОз
3.3. Изучение температурной зависимости проводимости ЯЬИОз
3.4. Результаты моделирования кристаллического нитрата рубидия
методом молекулярной динамики
3.4.1. Моделирование начальной структуры и фазовых
переходов
3.4.2. Оценка энергий образования дефектов

3.4.3. Моделирование процессов ориентационного разупорядочения
3.4.4. Подвижность дефектов
Глава 4. Исследование физико-химических свойств систем
(1-х)ШчЮ3-хКЖ
4.1. Кристаллическая структура
4.2. Изучение температурной зависимости проводимости систем (ГхЖЬИОз-хКЬКОг
4.3. Моделирование систем (ПхЖЬКОз-хШэПСЬ методом
молекулярной динамики
4.4. Фазовая диаграмма
4.5. Подтверждение фазовой диаграммы методами структурных исследований
Глава 5. Исследование физико-химических свойств систем
(1-х)11ЬШз-хМ(Ж)з)2, где М = Ва, 8г
5.1. Изучение температурной зависимости проводимости систем (1-х)КЬЖ)з-хМ(1чЮз)2, где М = Ва, 8г
5.2. Термическое поведение систем (1-х)К.ЫЧОз-хМ(МОз)2, где
М = Ва, Бг
5.3. Морфология поверхности образцов
Глава 6. Изучение возможности использования полученных систем в качестве твёрдых электролитов для твердотельных
суперконденсаторов
Общие результаты и выводы
Список литературы

фазовых переходов различных материалов является создание твёрдых растворов с общим анионом или катионом. Можно ожидать, что твёрдые растворы замещения в широком интервале концентраций будут стабильны при растворении веществ, обладающих аналогичной структурой.
Для нитрата рубидия таким веществом является нитрит рубидия. У этого соединения при нормальном давлении существуют две полиморфные модификации. Низкотемпературная фаза КЫМСЬ-П имеет моноклинную структуру, при -62°С параметры решётки а = 0.8904 нм, Ь = 0.4828 нм, с =
0.8189нм, (3 = 115.7°. При температуре -12°С наблюдается переход в фазу 11ЬКЮ
1, которая имеет кубическую ГЦК структуру с пространственной группой симметрии РтЗт, параметры решётки а = 0.6932 нм при 25°С. Таким образом, фазы ШэМОг—I и ЯЬЫОзЧ изоструктурны. Вплоть до плавления (385°С) нитрит рубидия не претерпевает никаких изменений. Важную информацию о полиморфизме нитрита рубидия можно получить из фазовой диаграммы, полученной при повышенных давлениях (рис. 9). Как следует из диаграммы, в нитрите рубидия кроме описанных выше фаз II и 1 существуют ещё две фазы:
- фаза 11ЬЖ)2—III, стабильная при повышенных давлениях и температурах, которая имеет кубическую структуру с пространственной группа симметрии РтЗт (такой же, как и у ИЬРТОз-Ш);
- фаза 11ЬМ02—IV, структура которой (ромбоэдрическая элементарная ячейка с пространственной группой ЯЗт) аналогична структуре фазы ЯЫЧОз-ГУ.
Как видно из фазовой диаграммы, в широкой области давлений наблюдается фазовый переход из ромбоэдрической фазы в кубическую, полностью аналогичный фазовому переходу КЬРЮ3-1У <—► К Ь N04-1II.
Таким образом, среди полиморфных модификаций 1ШЧ03 и Г<ЬЫ02 существует три изоструктурные фазы, а так как исходные компоненты обладают решёткой одного типа, то велика вероятность образования твёрдых растворов замещения на основе этих двух веществ.