Твердые протонные электролиты на основе солей с высокосимметричными анионами : свойства и структурные особенности

• Автор: Черняк, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Механизмы протонной проводимости

1.2. Перйодаты щелочных металлов

1.2.1. Равновесия в растворах перйодатов И

1.2.2. Структуры мономерных ортопериодатов МеНхЮб5х

1.2.3. Структуры бипериодатов МвхНхОю

Заключение

1.3. Система СзГООгСБНгРСи

1.3.1. С8Нв
1.3.1.1. Термическая стабильность и фазовые переходы
1.3.1.2. Кристаллическая структура
1.3.1.3. Протонная проводимость
1.3.2. СзН2Р
1.З.2.1. Термическая стабильность и фазовые переходы
1.3.2.2. Кристаллическая структура
1.3.2.3. Протонная проводимость
1.3.3. Смешанные соединения в системе СзНБОдСзНгРС
1.3.3.1. Термическая стабильность и фазовые переходы
1.3.3.2. Кристаллическая структура
1.3.3.3. Протонная проводимость
Заключение
Постановка задач
Глава 2. Методики исследования
2.1. Синтез объектов исследования
2.1.1. Исходные реагенты
2.1.2. Методики синтеза известных в литературы перйодатов щелочных металлов
2.1.3. Методики синтеза солей щелочных металлов на основе ортоиодной кислоты, полученных в этой работе
2.1.4. Методики синтеза соединений в системе СяНВОдСяНгРС
2.2. Методы исследования структур и строения материалов
2.2.1. Рентгеноструктурный анализ
2.2.2. Рентгенофазовый анализ
2.2.3. ИКснектроскопия
2.3. Исследование термической устойчивости
2.4. Изучение параметров протонного переноса
Глава 3. Строение и свойства солей на основе ортоиодной кислоты
3.1. Схемы термического разложения перйодатов
3.2. Структуры перйодатов тяжелых щелочных металлов ЯЬ, Сэ
3.3. ИКспектроскопия
3.4. Импедансные исследования протонной проводимости
3.5. Взаимосвязь состав анионаразмер катионапроводимость
Глава 4. С8Н4С8Н2Р
4.1. Результаты рентгенофазового анализа
4.2. Термическое поведение
4.3. Импедансные исследования протонной проводимости
4.4. Зависимость параметров протонного переноса от состава
Заключение
Список литературы


В любой момент времени он образует ковалентную и направленную связь, по крайней мере, с одним из них. Наиболее типичным координационным числом протона является 2, когда он вовлечен в образование водородной связи Нсвязи. Обычно протонные проводники содержат протоны, связанные с атомами О или И, образующие большие структурные единицы, такие как НзО, МН, Ы2Н5, ОН 3, 4. Наиболее известными среди протонных проводников являются кристаллогидраты неорганических соединений гетерополикислоты и их соли, уранилфосфат и родственные ему соединения, гидратированные оксиды многих элементов. Проводимость этих соединений зависит от температуры и влажности окружающей среды, что связано с процессами потери и приобретения кристаллизационной воды. В последнее время все большее внимание привлекают неорганические полимеры на основе гидроксидов различных элементов и композитных структур органнонеорганических полимеров. Отдельную группу протонных электролитов представляют безводные гидросульфаты и гидроселенаты тяжелых щелочных металлов, а также соединения семейства СвШОСвНУРО Возможность быстрого протонного переноса в таких системах связывают с высокой симметрией аниона и возможностью вращения этих тетраэдрических анионов. Проводимость в этих соединения не зависит от влажности окружающей среды. Эстафетный механизм. Перенос по эстафетному механизму заключается в последовательном осуществлении перескоков протона от одного электроотрицательного атома к другому и поворотов протон содержащих группировок, приводящих к формированию новых водородных связей Нсвязей. Аналогичен механизму предположенному Гротгусом 5, 6 для объяснения протонного переноса в растворах. Экипажный механизм 4. Предложен относительно недавно и предполагает, что полиатомные ионы НзО, и т. При этом в обратном направлении мигрируют нейтральные носители под действием градиента их концентрации. Для экипажного механизма наличие Нсвязей служит тормозящим фактором, ибо препятствует свободной миграции полиатомных ионов. Перескок протона от одной молекулы воды к другой, от одной ЫНз молекулы к другой и т. Такой механизм предложен для высокотемпературных протонных проводников. Туннеллирование протона от одной молекулы воды к другой и т. Как известно, вероятность туннеллирования повышается для более легких частиц, и для протона такой механизм вполне реален. Считается, что именно так переносится протон в большинстве биоактивных молекул. Иоднокислые соли были открыты в году при окислении смеси йода и раствора соды хлором. Самыми устойчивыми оказались соли метайодной кислоты НЮ4. Они получены и исследованы для всех солей щелочных металлов и аммония, а также многих других металлов. Не таким простым оказывается получение солей других кислот семивалентного йода. Помимо хорошей устойчивости и плохой растворимости метапериодатов МеЮ4, синтез кислых ортопериодатов затрудняется большим числом равновесий в системе перйодатов. Система равновесий периодатанионов очень сложна, это можно увидеть, обратившись к схеме представленной на рис. Ю5з Внутримолекулярная дегидратация
Рис. В зависимости от условий получения солей могут происходить разные процессы. Однако, солей с указанными анионами выделено достаточно мало, этому есть ряд причин. Однако убедительных доказательств существования кислых солей, соответствующих кислоте Н3О5 до сих пор не получено. ИКспектров, которые сложны и могут интерпретироваться не однозначно. Однако, существование полностью замещенные солей кислоты Н3Ю5 доказано, с помощью структурных исследований К3О5 и ЯЬзЮ5 8, 9. В бипериодатах типа Н4ц4 октаэдры Юб соединены общей вершиной рис. НгЬОю4 октаэдры соединены общим ребром рис. ЬО октаэдры соединены общей гранью рис. Данных по структурам Нц нами в литературе не обнаружено, достаточно ограниченными также оказались сведения о бипериодатанионах с формулой Н2О,. Соединения с анионом 4 получены в основном в поликристаллическом состоянии в виде монокристаллов было получено соединение К9 , а структура такого аниона практически не изучена. Рис.