ליתיום ניטריד CAS 26134-62-3

ליתיום ניטרידהוא מוליך יונים מהיר עם מוליכות גבוהה יותר מאשר מלחי ליתיום אנאורגניים אחרים. מחקרים רבים התמקדו ביישום של ליתיום נטריד כאלקטרודה מוצקה וחומר קתודה לסוללות.
הוכנה סדרה של מוליכים ליונים מהירים של ליתיום על בסיס ליתיום נטריד. לנתח ולזהות את הרכב הפאזה שלהם, ללמוד את המאפיינים האלקטרוכימיים שלהם כגון מוליכות יונים, מתח פירוק ומוליכות, ולהרכיב סוללות ניסיוניות עם חומרים אלה לבדיקות פריקה.

מחקר הראה שהמערכת הבינארית המבוססת על ליתיום ntride (Li3N LiCl) יצרה תרכובות Li9N2Cl3, עם מתח פירוק של מעל 2.5V ומוליכות של 1.3 × 10-5 S cm-1 ב-25 מעלות. כחומר מוליך יונים מהיר, עליו להיות בעל מתח פירוק גבוה, מוליכות אלקטרונית נמוכה, מוליכות יונית גבוהה ויציבות כימית טובה. מוליכים רבים של יונים מהירים של ליתיום הם בעלי המאפיינים הנ"ל, אשר יכולים לשמש לייצור כל סוללות מצב מוצק בעלות ביצועים גבוהים, המשמשות כמקורות כוח עבור מחשבונים, הבזקי מצלמה, שעונים אלקטרוניים, ומספר הולך וגדל של מכשירים ומוצרים אלקטרוניים; בנוסף, ניתן להשתמש במוליכי ליתיום-יון גם לייצור התקני יונים מיוחדים.

אנשים דמיינו פעם שימוש בחומרים מוליכים יונים מהירים של ליתיום לבניית ערימות גדולות של אחסון אנרגיה (חשמל). בתקופת השיא הנמוכה של צריכת החשמל בערים הגדולות בלילה, ניתן היה להטעין עודפי חשמל לתחנות אגירת אנרגיה, ובתקופת השיא של צריכת החשמל, הוא יכול לספק חשמל באופן רציף לרשת. בשל סיכויי היישום הנרחבים של מוליכים ליונים מהירים של ליתיום, הוא עורר עניין רב ובוצע מחקר מקיף ומעמיק כדי למצוא מוליכים טובים יותר ליונים מהירים של ליתיום.

מתח הפירוק של Li3N הוא רק 0.44V (25 מעלות), מה שמגביל את היישום המעשי שלו. לכן, יש צורך לשנות ולסנתז חומרים בינאריים ומשולשים מבוססי Li3N. שיטת שיפור אחת היא לערבב את אבקת ה-Li3N הטחונה עם כמות מתאימה של אבקת LiCl נטולת מים (יחס מולרי 2:3) באופן שווה, ללחוץ את הטבליות על מכבש טבליות, להעמיס אותן בסירת ניקל, להניח אותן במתקן סינתזה, להשתמש בחנקן כאטמוספרה מגינה, לחמם ל-600 מעלות (90 דקות), ולהשיג אבקת Li9N2Cl3 לבנה מוצקה. ממחקר של ניסויים אלקטרוכימיים, נמצא שמתח הפירוק של תרכובת Li9N2Cl3 שהוכנה על ידי הוספת LiCl ל Li3N עלה מ-0.4V ליותר מ-2.5V.

בנוסף לשימוש כאלקטרוליט מוצק,ליתיום ניטרידהוא גם זרז יעיל להמרה של בורון ניטריד משושה לבור ניטריד מעוקב.
בשנת 1987, חוקרים יפנים השתמשו בשיטת גבישי הזרע בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהה במיוחד- כדי להשיג גבישים יחידים מסוג N- בגודל חלקיקים של 2 מ"מ וצורה לא סדירה על ידי סימום Si. לאחר מכן, הם גידלו גבישים יחידים מסוג P- מסוממים ב-Be על פני הגביש בלחץ גבוה משני, ולבסוף השיגו צמתים הומוגניים של cBN P-N על ידי חיתוך וטחינה. ישנם ניסויי סינתזה דומים בסין, שנערכו על מכונת הלחיצה העליונה בעלת שש צדדים DS-029B המיוצרות בארץ.

על מנת לחקור את ההשפעה של זרזים/תוספים על הצורה של דגימות cBN מסונתזות בלחץ- גבוה, הניסוי השתמש ב-hBN בטוהר של 99% כחומר הגלם הראשוני, ליתיום ntride Li3N מתוצרת עצמית ו-lithium hydride LiH כזרזים ליטיום מסחריים של LiH2 99%, ו-LiH2 בטוהר מסחרי. תוסף. לפני הניסוי, בור ניטריד משושה (hBN) יובש לראשונה ב-100 מעלות למשך 12 שעות בתנאי ואקום כדי להסיר לחות וגזים נספגים מחומרי הגלם. לאחר מכן, ה-hBN הראשוני מעורבב באופן אחיד עם LiH, Li3N, LiH+Li3N, LiH+LiNH2 ו-Li3N+LiNH2 בפרופורציה מסוימת, ונלחץ לצורה גלילית בקוטר של 15.3 מ"מ וגובה של 6 מ"מ.

לחץ הסינתזה המשמש בניסוי הוא 4.0-6.0 GPa, הטמפרטורה היא 1400-1900 מעלות, וזמן ההחזקה הוא 10-20 דקות. לאחר הניסוי, שחררו לאט את הלחץ, הוציאו את הדגימה לטיפול בחומצה ואלקלי, שטפו וסינונו לקבלת גבישי cBN.

בנוסף לניסויים הנ"ל, בהתבסס על שיטת מעבר הפאזות המסורתית, סונתז בורון ניטריד מעוקב על ידי לימוד השימוש בליתיום נטריד כזרז, בורון ניטריד משושה כחומר גלם, והוספת תוספים שונים. על ידי שימוש בטכנולוגיית עקיפה של קרני רנטגן, טכנולוגיית עקיפה של ראמאן וטכניקות אחרות לניתוח ואפיון תוצרי הניסוי, ניתן להסיק שלתוספים שונים יהיו השפעות שונות על המערכת.

נותחה השפעת אמוניה פלואוריד על הסינתזה של בורון ניטריד מעוקב ממערכות ליתיום ניטריד ובור ניטריד משושה. באמצעות טכנולוגיית עקיפה של קרני X- לניתוח המוצרים המסונתזים, נמצא שלמרות שאמוניה פלואוריד צורך את הזרז ליתיום נטריד, הוא גם מייצר גז אמוניה תוצר נוסף, שיכול להפחית את הלחץ של ניסוי הסינתזה. ניתוח ההשפעה של ליתיום הידריד על הסינתזה של בורון ניטריד מעוקב ממערכות ליתיום ניטריד ובור ניטריד משושה, נעשה שימוש בטכניקות עקיפה של קרני רנטגן ו-Raman כדי לנתח את המוצרים המסונתזים.

נמצא כי ליתיום הידריד מגיב עם בורון ניטריד משושה ליצירת ליתיום נטריד קטליטי, גז אמוניה ואטומי בורון יסודיים. לאטומי בורון יסודיים יש השפעה של השחרת צבע הגביש ועיכוב צמיחת גבישים לאורך המישור (111). ניתן לדון בהשפעת הרכבת הזרז על תוצאות הסינתזה באופן הבא: אם נחשב שתהליך היווצרות של ניטריד בורון מעוקב כרוך תחילה בתגובת הדיפוזיה של זרז לתוך ניטריד בורון משושה סמוך בטמפרטורה ולחץ גבוהים, וכתוצאה מכך נוצרת תרכובת ביניים כלשהי.

האחרון יכול להמיס את הבור ניטריד המשושה שנותר ולהפוך להמסה ממס. כאשר הטמפרטורה והלחץ נכנסים לאזור היציב של ניטריד בורון מעוקב, יוני הבורון החנקן המומסים בהמסה עשויים להתקיים בנפרד או בסבירות גבוהה יותר בצורה קבוצתית כלשהי. עקב הריכוז המגיע לרוויה-על, הם יתגבשו וישקעו בהתאם למבנה של בור ניטריד מעוקב. כאשר יונים או קבוצות יונים אלו מתפזרים ללא הרף ומפקידים על גבישי הבורון ניטריד הקוביים המשקעים דרך התמוסס הממס, הגבישים ימשיכו לגדול עד שהתהליך ייפסק.

להתקנים פולטי אור אורגניים (OLED) יש מאפייני פליטה אקטיביים-של מצב מוצק
בשל זווית הצפייה הרחבה שלו, מהירות תגובה מהירה (<1 μ s), wide operating temperature range (-45 ℃~+85 ℃), ability to be fabricated on flexible substrates, and low unit power consumption, it is regarded as one of the mainstream display and lighting technologies of the next generation in the industry. The application of various new organic semiconductor materials and new organic device structures has made significant progress in OLED performance and industrialization.

בשל העובדה שרמת האנרגיה הנמוכה ביותר של מסלול מולקולרי מולקולרי (LUMO) הנמוך ביותר של חומרי הובלה אלקטרוניים ב-OLED היא בערך 3eV, קשה למצוא את החומרים האורגניים ה-n-תומטים, וגם אם הם נמצאים, הם לרוב לא יציבים באוויר. לכן, הם צריכים להיות ממוקמים בגז מגן במהלך סינתזת החומר וייצור המכשיר. לכן, חומרים אי-אורגניים משמשים לעתים קרובות לסימום מסוג n- של חומרים מוליכים למחצה אורגניים, כגון ליתיום מתכת וצזיום מתכת, המיושמים בסימום מסוג n- של OLEDs. מאוחר יותר, חלק מהחומרים המורכבים של Li ו-Cs משמשים גם כחומרי איטום מסוג n-. עם זאת, הפיתוח של סימום מסוג n- בחומרים מוליכים למחצה אורגניים עדיין מפגר אחרי זה של סימום מסוג p-. לכן, החיפוש אחר חומרי סימום מסוג n- חדשים כדי לשפר את ההשפעה של סימום מסוג n- הוא דחוף ביותר.