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銥酸鋰

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銥酸鋰
英文名 Lithium iridate
別名 銥(IV)酸鋰
識別
CAS號 61232-88-0  ✓
性質
化學式 Li2IrO3
外觀 黑色晶體
結構
晶體結構 單斜晶系
C2/m[1]
晶格常數 a = 5.1633(2) Å, b = 8.9294(3) Å, c = 5.1219(2) Å
晶格常數 α = 90°, β = 109.759(3)°, γ = 90°
相關物質
其他陰離子 釕酸鋰
鉑酸鋰
其他陽離子 銥酸鈉
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

銥酸鋰是一種無機化合物,化學式為Li2IrO3。它是黑色晶體,可以形成三種層狀結構,α型、β型和γ型,僅略微不同。它表現出類金屬的導電性,其導電性和溫度有關,冷卻至15 K時順序從順磁性改變為反鐵磁性

結構

Li2IrO3通常以α型或β型的晶體形式出現,而γ相較為少見。α-Li2IrO3的晶體結構由六邊形的鋰層和邊共享的IrO6八面體的蜂窩交替堆疊在鋰的中心。相鄰層中的偏移導致相對較低的晶體(單斜)對稱性。Li2IrO3晶體具有豐富的孿晶缺陷,其中ab晶面圍繞c軸旋轉120°。[2]

製備

以Li和Ir為原料合成Li2IrO3,加熱時在空氣中發生氧化反應。螺旋樓梯狀的反應器讓不同晶體在不同階段結晶。[2]
以Li和Ir為原料合成Li2IrO3,加熱時在空氣中發生氧化反應。螺旋樓梯狀的反應器讓不同晶體在不同階段結晶。[2]
Li2IrO3合成過程中時間-溫度表。[2]
Li2IrO3合成過程中時間-溫度表。[2]

Li2IrO3晶體可以通過金屬在空氣中的煅燒來生長。α型在750~1050℃下形成,加熱至更高的溫度產生β相。如果將金屬替換為更傳統的且易於儲存或使用的碳酸鋰,可以長出更大的晶體。γ-Li2IrO3可以通過煅燒碳酸鋰和銥,然後在700~800℃的熔融氫氧化鋰中進行退火獲得。[2]

性質

銥酸鋰是黑色固體,其導電性溫度關係並不大。[1]α和β型都表現出來自Ir4+和磁自旋之間的基塔耶夫交換耦合。這些自旋在低於15 K(奈爾溫度TN)時形成反鐵磁晶胞,而在此溫度以上是順磁性的。[2]

潛在應用

銥酸鋰可作為鋰離子電池的電極材料而有潛在的應用,[1]但由於Ir價格昂貴,廉價的Li2MnO3可作為其替代物而限制了其應用可能。[3]

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 O'Malley, Matthew J.; Verweij, Henk; Woodward, Patrick M. Structure and properties of ordered Li2IrO3 and Li2PtO3. Journal of Solid State Chemistry. 2008, 181 (8): 1803. doi:10.1016/j.jssc.2008.04.005. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Freund, F.; Williams, S. C.; Johnson, R. D.; Coldea, R.; Gegenwart, P.; Jesche, A. Single crystal growth from separated educts and its application to lithium transition-metal oxides. Scientific Reports. 2016, 6: 35362. PMC 5066249. PMID 27748402. arXiv:1604.04551. doi:10.1038/srep35362. 
  3. ^ Yoshio, Masaki; Brodd, Ralph J.; Kozawa, Akiya. Lithium-Ion Batteries: Science and Technologies. Springer Science & Business Media. 17 July 2010: 10 [2017-08-05]. ISBN 978-0-387-34445-4. (原始內容存檔於2017-03-21). 
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