Дисертація доктора філософії. Нагорний Антон Артурович. Особливості переносу заряду у фторидпровідних фазах МхPb0,86-xSn1,14F4±x (M = K, Rb, Sr, Ba, Nd, Sm)

Реєстраційний номер

0825U002772, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії

Дата захисту

11-09-2025

Статус

Наказ про видачу диплома

Назва роботи

Особливості переносу заряду у фторидпровідних фазах МхPb0,86-xSn1,14F4±x (M = K, Rb, Sr, Ba, Nd, Sm)

Здобувач

Нагорний Антон Артурович,

Керівник Омельчук Анатолій Опанасович
Опонент Сокольський Георгій Володимирович
Опонент Хоменко Володимир Григорович
Рецензент Фоманюк Сергій Станіславович
Рецензент Торчинюк Павло Васильович

Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист

Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського Національної академії наук України

Опис

Дисертаційна робота спрямована на вирішення одного із актуальних завдань сучасної науки та техніки – розроблення наукових засад хімічного дизайну електродних та електролітних матеріалів хімічних джерел струму нового покоління. В результаті наукових досліджень даної роботи вперше виявлено, що часткове заміщення у складному фториді -PbSnF 4 , одному з найкращих відомих на сьогодні уніполярних аніонних провідників, катіонів плюмбуму катіонами стануму які мають неподілену стереоактивну пару 5s 2 електронів, сприяє збільшенню електропровідності. Найвищу провідність, яка при 293 К майже на порядок величини перевищує провідність -PbSnF 4 , має фаза складу Pb 0,86 Sn 1,14 F 4 . Заміщення частини катіонів плюмбуму катіонами K + , Rb + , Nd 3+ , Sm 3+ у нестехіометричній фазі Pb 0,86 Sn 1,14 F 4 , на відміну від стехіометричної фторидпровідної фази -PbSnF 4 , сприяє збільшенню електропровідності як при температурах до перегину на політермах провідності, так і після нього. Найкращу провідність у порівнянні з вихідною фазою мають фази такого складу: K 0,03 Pb 0,83 Sn 1,14 F 3,97 (σ 373 = 0,12 См/см, σ 573 = 0,37 См/см), Rb 0,2 Pb 0,66 Sn 1,14 F 3,80 (σ 373 = 7,72·10 -2 См/см, σ 573 = 0,34 См/см), Nd 0,17 Pb 0,69 Sn 1,14 F 4,17 (σ 373 = 3,7·10 -2 См/см, σ 573 = 0,33 См/см) та Sm 0,10 Pb 0,76 Sn 1,14 F 4,10 (σ 373 = 1,1·10 -2 См/см, σ 573 = 0,12 См/см). Ізовалентне заміщення частини катіонів стронцію катіонами плюмбуму у фторидпровідних фазах Pb x Sr 1-x SnF 4 сприяє утворенню фаз з більш високою провідністю у порівнянні з вихідною фазою. Залежність провідності від вмісту замісника має екстремальний характер. Найвищу провідність мають фази, у яких вміст замісника відповідає переходу кристалічної гратки із структурного типу SrSnF 4 у структурний тип β-PbSnF 4 і відповідає складу Pb 0,25±0,02 Sr 0,75±0,02 SnF 4 . Необхідною умовою синтезу стехіометричного складного фториду SrSnF 4 , вільного від домішкових фаз, є спікання індивідуальних фторидів стануму та стронцію в еквівалентному співвідношенні при температурах вищих за температуру фазового переходу SrSnF 4 кубічної модифікації у тетрагональну (623 К). Зі збільшенням температури тривалість синтезу зменшується. Провідність зразків SrSnF 4 , які містять домішкові фази, вища за провідність вільної від домішок вихідної сполуки. Фторидпровідні фази ізовалентного заміщення Ba x Pb 0,86-х Sn 1,14 F 4 , утворюються в усьому інтервалі концентрацій ізовалентного замісника (0 < x ≤ 0,86), провідність отриманих зразків проходить через максимум і зразок складу Ba 0,43 Pb 0,43 Sn 1,14 F 4 характеризується параметрами провідності що на порядок перевищують провідність вихідної фази (σ 373 = 0,12 См/см, ΔEₐ = 0,12 еВ). Числа переносу за аніонами фтору всіх синтезованих та досліджених фторидпровідних фаз близькі до теоретичних і складають 0,97 ± 0,02 не залежно від складу, внесок електронної складової провідності незначний. Розроблено методики синтезу фторидпровідних фаз зі структурою βPbSnF 4 , пріоритет та новизну яких підтверджено патентом України на корисну модель. Встановлено концентраційні інтервали існування фторидпровідних фаз гетеровалентного заміщення. Отримана інформація необхідна для оптимізації складу електродних та електролітних матеріалів ФІБ, а також може бути використана для створення функціональних матеріалів електрохімічних пристроїв різного призначення. Інформація про провідність синтезованих фаз в залежності від складу та температури має самостійне практичне значення як довідниковий матеріал.

Дата реєстрації

2025-07-08

Додано/оновлено в НРАТ

2025-07-08 / 2026-07-01