Lithiumnitride CAS 26134-62-3

Lithiumnitrideis een snelle ionengeleider met een hogere geleidbaarheid dan andere anorganische lithiumzouten. Veel onderzoeken hebben zich gericht op de toepassing van lithiumntride als vast elektrode- en kathodemateriaal voor batterijen.
Er werd een reeks lithium-snelle ionengeleiders vervaardigd op basis van lithiumntride. Analyseer en identificeer hun fasesamenstelling, bestudeer hun elektrochemische eigenschappen zoals ionengeleidbaarheid, ontledingsspanning en geleidbaarheid, en assembleer experimentele batterijen met deze materialen voor ontladingstests.

Onderzoek heeft aangetoond dat het op lithiumntride gebaseerde binaire systeem (Li3N LiCl) Li9N2Cl3-verbindingen heeft gevormd, met een ontledingsspanning van meer dan 2,5 V en een geleidbaarheid van 1,3 × 10-5 S cm-1 bij 25 graden. Als snel ionengeleidermateriaal moet het een hoge ontledingsspanning, een lage elektronische geleidbaarheid, een hoge ionische geleidbaarheid en een goede chemische stabiliteit hebben. Veel snelle ionengeleiders van lithium hebben de bovengenoemde kenmerken, die kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van hoogwaardige, volledig vaste-stofbatterijen, die worden gebruikt als stroombronnen voor rekenmachines, cameraflitsers, elektronische horloges en een toenemend aantal elektronische apparaten en producten; Bovendien kunnen lithium-iongeleiders ook worden gebruikt om speciale ionenapparaten te vervaardigen.

Mensen stelden zich ooit voor om lithium-snelle ionengeleidermaterialen te gebruiken om grote energieopslagpalen (elektriciteit) te bouwen. Tijdens de lage piekperiode van het elektriciteitsverbruik in de grote steden kan overtollige elektriciteit 's nachts worden opgeladen in energieopslagstations, en tijdens de piekperiode van het elektriciteitsverbruik kan het systeem continu stroom aan het elektriciteitsnet leveren. Vanwege de brede toepassingsmogelijkheden van lithium-snelle ionengeleiders heeft dit grote belangstelling gewekt en is er uitgebreid en diepgaand onderzoek uitgevoerd om betere lithium-snelle ionengeleiders te vinden.

De ontledingsspanning van Li3N bedraagt ​​slechts 0,44 V (25 graden), wat de praktische toepassing ervan beperkt. Daarom is het noodzakelijk om op Li3N gebaseerde binaire en ternaire ionengeleidermaterialen te modificeren en te synthetiseren. Eén verbeteringsmethode is om het gemalen Li3N-poeder gelijkmatig te mengen met een geschikte hoeveelheid watervrij LiCl-poeder (molaire verhouding 2:3), de tabletten op een tabletpers te drukken, ze in een nikkelen boot te laden, ze in een synthese-apparaat te plaatsen, stikstof te gebruiken als beschermende atmosfeer, te verwarmen tot 600 graden (90 minuten) en een grijswit vast Li9N2Cl3-poeder te verkrijgen. Uit het onderzoek van elektrochemische experimenten is gebleken dat de ontledingsspanning van de Li9N2Cl3-verbinding, bereid door LiCl aan Li3N toe te voegen, toenam van 0,4 V tot meer dan 2,5 V.

Naast dat het wordt gebruikt als vaste elektrolyt,lithiumnitrideis ook een effectieve katalysator voor de omzetting van hexagonaal boornitride in kubisch boornitride.
In 1987 gebruikten Japanse wetenschappers de zaadkristalmethode onder ultra-hoge druk en hoge temperatuuromstandigheden om cBN-eenkristallen van het N--type te verkrijgen met een deeltjesgrootte van 2 mm en een onregelmatige vorm door Si te doteren. Vervolgens groeiden ze cBN-eenkristallen van het P--type, gedoteerd met Be, op het oppervlak van het kristal onder secundaire hoge druk, en verkregen uiteindelijk cBN-homogene P-N-overgangen door snijden en slijpen. Er zijn soortgelijke synthese-experimenten in China, die werden uitgevoerd op de in eigen land geproduceerde DS-029B zeszijdige toppersmachine.

Om het effect van katalysatoren/additieven op de vorm van hoge{0}}gesynthetiseerde cBN-monsters te onderzoeken, werd bij het experiment hBN met een zuiverheid van 99% als initiële grondstof gebruikt, zelf-gemaakt lithiumntride Li3N en lithiumhydride LiH als katalysatoren, en commercieel aminolithium LiNH2 met een zuiverheid van 99% als additief. Vóór het experiment werd hexagonaal boornitride (hBN) eerst 12 uur onder vacuümomstandigheden bij 100 graden gedroogd om geadsorbeerd vocht en gassen uit de grondstoffen te verwijderen. Vervolgens werd het oorspronkelijke hBN in een bepaalde verhouding gelijkmatig gemengd met LiH, Li3N, LiH+Li3N, LiH+LiNH2 en Li3N+LiNH2, en in een cilindrische vorm geperst met een diameter van 15,3 mm en een hoogte van 6 mm.

De in het experiment gebruikte synthesedruk is 4,0-6,0 GPa, de temperatuur is 1400-1900 graden en de houdtijd is 10-20 minuten. Laat na het experiment langzaam de druk ontsnappen, haal het monster eruit voor zuur- en alkalibehandeling, spoel en filter om cBN-kristallen te verkrijgen.

Naast de bovenstaande experimenten, gebaseerd op de traditionele fase-overgangsmethode, werd kubisch boornitride gesynthetiseerd door het gebruik van lithiumntride als katalysator, hexagonaal boornitride als grondstof te bestuderen en verschillende additieven toe te voegen. Door röntgendiffractietechnologie, Raman-diffractietechnologie en andere technieken te gebruiken om de experimentele producten te analyseren en karakteriseren, kan worden geconcludeerd dat verschillende additieven verschillende effecten op het systeem zullen hebben.

De invloed van ammoniakfluoride op de synthese van kubisch boornitride uit lithiumntride- en hexagonale boornitridesystemen werd geanalyseerd. Met behulp van röntgendiffractietechnologie om de gesynthetiseerde producten te analyseren, werd ontdekt dat hoewel ammoniakfluoride de katalysator lithiumntride verbruikt, het ook extra product ammoniakgas produceert, wat de druk van het synthese-experiment kan verminderen. Bij het analyseren van het effect van lithiumhydride op de synthese van kubisch boornitride uit lithiumntride- en hexagonale boornitridesystemen werden röntgendiffractie- en Raman-diffractietechnieken gebruikt om de gesynthetiseerde producten te analyseren.

Er werd gevonden dat lithiumhydride reageert met hexagonaal boornitride om katalytisch lithiumntride, ammoniakgas en elementaire booratomen te genereren. Elementaire booratomen hebben het effect dat ze de kristalkleur zwart maken en de kristalgroei langs het (111) vlak remmen. De invloed van de katalysatorassemblage op de syntheseresultaten kan als volgt worden besproken: Als wordt aangenomen dat het vormingsproces van kubisch boornitride eerst de diffusiereactie van de katalysator in aangrenzend hexagonaal boornitride onder hoge temperatuur en druk omvat, resulterend in de vorming van een tussenverbinding.

Deze laatste kan het resterende hexagonale boornitride oplossen en een oplosmiddelsmelt worden. Wanneer de temperatuur en de druk de stabiele zone van kubisch boornitride binnenkomen, kunnen de opgeloste stikstofboorionen in de smelt individueel of waarschijnlijker in een of andere groepsvorm voorkomen. Omdat de concentratie oververzadiging bereikt, zullen ze kristalliseren en neerslaan volgens de structuur van kubisch boornitride. Terwijl deze ionen of ionengroepen continu diffunderen en zich via de smelt van het oplosmiddel op de neergeslagen kubieke boornitridekristallen afzetten, zullen de kristallen blijven groeien totdat het proces stopt.

Organische lichtgevende apparaten (OLED's) hebben actieve-emissie-eigenschappen in vaste- toestand
Dankzij de brede kijkhoek, snelle reactiesnelheid (<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.

Vanwege het feit dat het laagste onbezette moleculaire orbitale (LUMO) energieniveau van elektronische transportmaterialen in OLED's ongeveer 3 eV bedraagt, zijn de overeenkomstige organische n-doteringsmaterialen moeilijk te vinden, en zelfs als ze worden aangetroffen, zijn ze vaak onstabiel in de lucht. Daarom moeten ze tijdens de materiaalsynthese en de fabricage van apparaten in een beschermend gas worden geplaatst. Daarom worden anorganische doteringsmaterialen vaak gebruikt voor de n--type dotering van organische halfgeleidermaterialen, zoals metaallithium en metaalcesium, die worden toegepast bij de n--type dotering van OLED's. Later worden sommige Li- en Cs-verbindingsmaterialen ook gebruikt als doteermiddelen van het n--type. De ontwikkeling van n-type doping in organische halfgeleidermaterialen blijft echter nog steeds achter bij die van p-type doping. Daarom is de zoektocht naar nieuwe n-type doteringsmaterialen om het effect van n-type doping te verbeteren uiterst dringend.