Реєстраційний номер
0418U001263, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат хімічних наук
Дата захисту
14-03-2018
Статус
Захищена
Назва роботи
Синтез, структурні та електрохімічні характеристики інтерметалідів систем {La, Tb, Ti, Zr}‒Mg‒{Sn, Sb} та твердих розчинів на основі Tb2Ni17
Здобувач
Кордан Василь Михайлович.,
Керівник Павлюк Володимир Васильович
Опонент Завалій Ігор Юліянович
Опонент Парасюк Олег Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Львівський національний університет імені Івана Франка
Опис
Синтез нових сполук, дослідження структури та фізико-хімічних характеристик інтерметалідів є пріоритетним завданням для науковців, що працюють у напрямку неорганічної хімії та матеріалознавства. Основними завданнями дисертаційної роботи є синтез, дослідження структури та вивчення електрохімічних властивостей інтерметалічних сполук під час електрохімічного гідрування, електрохімічної інтеркаляції літію та магнію та впливу легуючих компонентів на ці процеси. Мотивація вибору інтерметалідів у досліджених системах (двокомпонентні, трикомпонентні, багатокомпонентні) – достатні розміри пустот і каналів для включення атомів гідрогену, літію та магнію у їхню структуру. В дисертаційній роботі вперше досліджено взаємодію компонентів у системах La–Mg–Sn, Ti–Mg–Sn, Ti–Mg–Sb при 400 ºС, побудовані ізотермічні перерізи їхніх діаграм стану, рентгенівськими методами порошку та монокристалу визначено та уточнено кристалічну структуру низки тернарних сполук, твердих розчинів, встановлено межі їхніх областей гомогенності, використовуючи методи рентгенівської дифракції та енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії. В більшості випадків в обмежених твердих розчинах на основі бінарних сполук утворюється статистична суміш (Mg, Sn) чи (Mg, Sb), що пояснюється близьким значенням атомних радіусів цих елементів.
Встановлено, що при включенні атомів магнію в октаедричні пустоти 2b бінарних сполук β-La5Sn3, Y5Sn3, Gd5Sn3, Ti5Sn3, Zr5Sn3 зі структурою Mn5Si3 при граничному складі твердого розчину утворюються надструктури типу Hf5CuSn3.
На основі бінарних сполук Y5Sn3 та Gd5Sn3 утворюються тверді розчини включення та надструктури Y5Sn3Mg0,8 та Gd5Sn3Mg0,8 при їхніх граничних складах.
Протяжність твердих розчинів включення Y5Sn3Lix, Gd5Sn3Lix синтезованих електрохімічним методом досягає 0,9 Li / ф.о., а термічним – 1,0 Li / ф.о. Електродний матеріал на основі Zr5Sn3 демонструє питому ємність 160-140 мА•год / г у літій-іонному прототипі хімічного джерела електричної енергії та 110-90 мА•год / г в магній-іонному.
Найбільший вплив на корозійну стійкість та ефективність електрохімічних процесів здійснюють s- (Li,Mg) чи p-елементи (Sb,Bi) як легуючі домішки. Сплав Tb2Ni15,6Li0,6Mg0,8 демонструє 95 % кулонівської ефективності протягом 50 циклів, Tb2Ni15,2Li0,6Mg0,6Sb0,6 демонструє кулонівську ефективність на рівні ~83 % після 100 циклів заряд-розряду.
Для інтерпретації будови хімічного зв’язку у 5 фазах: LaMgSn (структурний тип TiNiSi), LaMgSn2 (власний структурний тип), Zr5Sn3 (структурний тип Mn5Si3), Zr5Sn3M, M = Li, Mg (структурний тип Hf5CuSn3) використано результати розрахунку функції локалізації електронної густини. Встановлено, що для сполуки LaMgSn характерним є утворення полікатіонних [La]δ+ та поліаніонних [Mg,Sn]δ- шарів, спричинених зміщенняи електродної густини до атомів Mg та Sn. Густина заселеності енергетичних станів на рівні Фермі вказує на домінуючий металічний тип провідності. У сполуці LaMgSn2 виявлено частку ковалентного зв’язку, що проявляється в зменшених міжатомних віддалях між атомами Sn1–Sn1 та підвищеній величині енергії (-iCOHP = 1,918 еВ). Заселеність густини станів на рівні Фермі вказує на металічний тип зв’язку та не виключає частку ковалентного. Розрахунок локалізації електронної густини на прикладі твердих розчинів Zr5Sn3Mx, M = Li, Mg демонструє взаємодію між атомами Zr та Li, Mg. Величина енергії взаємодії між атомами літію та цирконію становить -іСОНР = 0,414 еВ, для між магнієм та цирконієм
-іСОНР = 1,62 еВ. Вище значення енергії взаємодії призводить до повільнішої дифузії магнію в матеріалі електрода, що впливає на його електрохімічні характеристики.
Дата реєстрації
2018-03-23
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-03 / 2026-06-29
