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Einlagerungsverbindung von Chalkogeniden
Yoolim Kim06.07.10
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Gliederung
1. Einleitung- Definition: Interkalation- Motivation
2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
3. Zusammenfassung4. Literatur
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1. Einleitung
1.1 Definition: Interkalation?
Die Einlagerung von Molekülen, Ionen in chemischen Schichtverbindungen.
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1. Einleitung
1.2 Motivation• Wichtige Eigenschaften der Interkaltionsreaktion
- Topotaktische Reaktion → neu stabile und metastabile Verbindungen mit modifizierten physikalischen
Eingenschaften → Die technische Umseztung der Ergebnisse im Gebiet der Elektonen-/Ionenleiter.
- Ionentransportmechanismen → Bsp.für gemischte Ionen-und Elektronenleiter
→ Der Einlagerungsprozeß entweder auf chem. oder eleltrochem. Wege → Anwendung: eine Li-Batterie (eine Akkumulationsbatterie)
- Anisotrope Bindungsverhalten → Der zweidimensionale charakter → Die Schichten in den Verbindungen leicht verschiebbar → Anwendung : Schmiermittel
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1. Einleitung
1.3 Bsp. für Interkalierbare Schichtverbindungen
Basistext chemie, Anorganische Materialien, Mark T.Weller
Schichtverbindung(Wirtsgitter) Schichttyp
Graphit, Oxychloride, ÜM-Disulfide, Kaolinit
Ohne Ladung
LiCoO₂, Tonminerale,Titanate und Niobate, Zirconiumhydrogenphosphat
Negativ geladene Schichten
Hydrotalcite,Brucit Positiv geladene Schichten
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1. Einleitung
• 1.4 Schichtverbindungen (Wirtsgitter)
Man unterscheidet Wirtsgitter:
- Wirtsgitter, die Nichtleiter sind ,deren effektive Ladung bei Einlagerungsreaktion konstant bleibt.
- Elektronisch leitende Wirtsgitter, deren effektive Ladung sich duch Einlagerung verändern lässt.
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.1 Chalkogenide Schichtverbindungen(MX₂) Oktaederisch Trogonal-prismatisch
D.F.Shriver, P.W.Atkins C.H.Langford, Andorganische Chemie
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.1 Chalkogenide Schichtverbindungen(MX₂)
Oktaedrisch
M(Ü.metalle) =Ta,Ti,Zr,Hf ∙∙∙ X(Chalkogenide) =S,Se,Te
Trigonal prismatisch
M(Ü.Metalle) =Mo,W,Nb X(Chalkogenide) =S,Se
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.2 Stapelung der Schichten Oktaderisch Trigonal prismatisch
Physica 99 B (1980) 3-11 ,Structural Chemistry of layered materials and their intercalates
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.2 Stapelung der Schichten-Polytypen (nach Ramsdellsch’e Nomenklatur)
L.S.Ramsdell, Am.Mineralogist 32 (1947)64Physica 99B (1980)3-11,Structural chemistry of layered materials and their intercalates
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.3 Bändermodell
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.4 Bändermodell von Metalldichalkogeniden
Allgemein Oktaedrisch Trigonal-prismatisch
D.F.Shriver,P.W.Atkins,C.H.Langford, Anorganische Chemie
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.5 Gäste Moleküle
- Metall-Ionen- Sovatisierte Ionen (OH- )- molekulare Ionen (NH₃,H₂O)
Basistext chemie, Anorganische Materialien, Mark T.WellerIntercalation Chemistry,Electron/Ion Transfer Reactions
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.6 Elektronentransferschema
Progress in Intercalation Research,W.Müller-Warmuth and R.Schöllhorn
Ein reversibler Elektronenaustausch auf einem geeigneten Energieniveau der elektronischen Bänderstruktur des Wirtes
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2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen
2.7 Interkalierte Chalkogenidverbindungen
Bsp. LiTiS₂- Eine oktaderische Struktur
- Synthese über dieelektrochemische MethodeAnode: Li → Li† + eKathode: TiS₂ + Li† +e → LiTiS₂
- Anwendung: Batterie
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3. Zusammenfassung
• InterkalationEine Einlagerungsreaktion von Gästen in die Schichtverbindung
• Chalkogenidschichtverbindung(Wirtsgitter,MX₂)BSp. TaS₂(Oktaedrische Struktur, Leiter), MoS2(Trigonal-prismatische,
Halbleiter)
• Gäste MoleküleAlkalimetalle, Amine und elektronenreiche Übergangsmetall-Komplexe
• Interkalierte ChalkogenidverbindungBsp. LiTiS₂ (Batterie)
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Vielen Dank für die Aufmersamkeit!
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4. Literaturen• Basistext chemie AC Materialien, Mark T. Weller• Progress in Intercalation Resarch, W.Müller.Warmath,R-Schöllhorn• D.F.Shriver,P.W.Atkins,C.H.Langfortd, AC• Antohny R.West, Solid State chemistry and its Applications• J.Heck,W.kaim, M.Weidenbruch, AC,
D.F.shriver,P.w.Atkins,C.H.Langford• Understanding Batteries,R.M.Dell and D.A.J.Rand• Structural chemistry of layered materials and their
intercalates,Jean Rouxel• Electron/Ion-Transfer reactions of solids with different lattice
dimensionality, R.Schöllhorn• The Lithium intercalates of ther tranition metal dichalcogenides,
M.Stanley Whittingham and Fred R.Gamble Jr• Solid State chemistry compounds,A.K.cheetham and Peter Day