Faza Ruddlesdena-Poppera

Fazy ​​Ruddlesdena-Poppera (RP) to rodzaj struktury perowskitu , który składa się z dwuwymiarowych płyt podobnych do perowskitu przeplatanych kationami . Ogólny wzór fazy RP to A n+1 B n X 3n+1 , gdzie A i B to kationy, X to anion (np. tlen), a n to liczba warstw oktaedrycznych w stosie podobnym do perowskitu. Ogólnie rzecz biorąc, ma strukturę fazową, która wynika z przerostu struktur typu perowskitu i typu NaCl (tj. typu soli kamiennej).

Fazy ​​te zostały nazwane na cześć SN Ruddlesdena i P. Poppera, którzy jako pierwsi zsyntetyzowali i opisali strukturę Ruddlesdena-Poppera w 1957 roku.

Komórka elementarna faz Ruddlesdena-Poppera (a) Sr 2 RuO 4 ( n = 1) i (b) Sr 3 Ru 2 O 7 ( n = 2). Wielościany są częścią perowskitu . W tych przykładach A = A' = Sr2 + .

Struktura krystaliczna

Ogólny wzór RP A n+1 B n X 3n+1 można zapisać A n-1 A' 2 B n X 3n+1 , gdzie A i A' to metale alkaliczne, ziem alkalicznych lub metale ziem rzadkich, a B to metal metal przejściowy. Kationy A znajdują się w warstwie perowskitu i są 12-krotnie sześcienno-oktaedryczne koordynowane przez aniony (CN = 12). A ' kationy mają liczbę koordynacyjną 9 (CN = 9) i znajdują się na granicy między warstwą perowskitu a pośrednią warstwą bloku. Kationy B znajdują się wewnątrz ośmiościanów anionowych, piramid i kwadratów.

Synteza

Pierwsze serie faz Ruddlesdena-Poppera, Sr 2 TiO 4 , Ca 2 MnO 4 i SrLaAlO 4 , zostały potwierdzone proszkową dyfrakcją rentgenowską (PXRD) w 1957 roku. Związki te powstały przez podgrzanie odpowiednich tlenków i węglanów w prawidłowe proporcje.

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie strukturami perowskitowymi i rozwinięto metody syntezy tych związków. W przeciwieństwie do konwencjonalnej metody w stanie stałym, do syntezy tej klasy materiałów często stosuje się techniki chimie douce lub miękkiej chemii. Te techniki miękkiej chemii obejmują reakcje wymiany jonowej warstwowych perowskitów , reakcje wymiany jonowej obejmujące międzywarstwowe jednostki strukturalne , topochemiczne reakcje kondensacji i inne techniki, takie jak reakcje interkalacji-deinterkalacji i wieloetapowe reakcje interkalacji perowskitu warstwowego .

Aplikacje

Podobnie jak macierzyste fazy perowskitu , fazy Ruddlesdena-Poppera mogą posiadać interesujące właściwości, takie jak kolosalny magnetoopór, nadprzewodnictwo, ferroelektryczność , aktywność katalityczna, diody elektroluminescencyjne, scyntylatory, ogniwa paliwowe i ogniwa słoneczne.

Wykorzystanie perowskitu Ruddlesdena-Poppera jako diod elektroluminescencyjnych ma zalety taniego przetwarzania rozwiązań, przestrajalnego pasma wzbronionego i lepszej stabilności w porównaniu z perowskitem 3D. W 2018 roku Mohite i in. uzyskał 14-godzinną stabilną pracę cienkich warstw perowskitu 2D (CH 3 (CH 2 ) 3 NH 3 ) 2 (CH 3 NH 3 ) n-1 Pb n I 3n+1 Ruddlesdena-Poppera jako diod elektroluminescencyjnych w warunkach pracy, podczas gdy perowskit 3D jako diody elektroluminescencyjne może ulec degradacji w ciągu kilku minut.

Perowskit Ruddlesdena-Poppera może być używany jako ogniwa słoneczne, podobnie jak zwykły perowskit 3D. Chociaż generalnie ma niższą efektywność konwersji mocy (PCE) niż perowskity 3D, udowodniono, że ma lepszą stabilność. W 2021 roku Yang et al. CPFA 2 MA n-1 Pb n (I 0,857 Cl 0,143 ) 3n + 1 cienka warstwa perowskitu może nadal zawierać ~ 80% swojego pierwotnego PCE, czyli 14,78%, po 2000 godzinach przechowywania w warunkach otoczenia.

Faza Ruddlesdena-Poppera LaSr 3 Fe 3 O 10 jest przykładem warstwowego perowskitu opracowanego do użytku w akumulatorach metalowo-powietrznych . Ze względu na warstwowy charakter struktur Ruddlesdena-Poppera, tlen znajdujący się pomiędzy warstwami perowskitu jest łatwo usuwany. Łatwość usuwania atomów tlenu odpowiada za efektywność wydzielania tlenu (OER) i reakcji redukcji tlenu (ORR) w materiale. W akumulatorze metalowo-powietrznym OER to proces ładowania, który zachodzi na elektrodzie powietrznej, podczas gdy ORR to reakcja rozładowania.

Perowskity fazy Ruddlesdena-Poppera są również potencjalnymi kandydatami na materiały w urządzeniach do magazynowania energii. Formuła (R-NH 3 ) 2 A n-1 B n X 3n+1 jest opracowywana dla ogniw słonecznych . Tutaj R-NH3 + oznacza długi łańcuch organiczny lub cykliczny kation amonowy, A oznacza metyloaminę (MA) lub formamidynę (FA), B oznacza Pb lub Sn, a X oznacza jony halogenowe. Perowskity Ruddlesdena-Poppera można również stosować do materiałów katodowych ogniw paliwowych ze stałym tlenkiem (SOFC)

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ruddlesden-Popper_phase&oldid=1139967859 ”