Un método de flujo de alta presión para sintetizar oxihidruro de alta pureza

Agregar fundente durante la síntesis de oxihidruro es un enfoque prometedor para obtener un producto puro y homogéneo, según revelan los científicos de Tokyo Tech.

Un SrCl₂ el fundente promovió la fusión de una parte de los reactivos y facilitó su difusión de los reactivos, lo que resultó ser la clave para producir SrVO de alta pureza_2.4H_0.6 o señor₃v₂O_6.2H_0.8 oxihidruro de perovskita en reacciones de alta presión y alta temperatura. Estos compuestos tienen potencial como catalizadores y como materiales de electrodos para baterías de iones de litio.

Oxidruro de perovskita que contiene óxido (O^2–) e hidruro (H^–Los aniones ) son compuestos prometedores con aplicaciones en sistemas catalíticos y baterías. Desafortunadamente, la síntesis de oxihidruro suele ser bastante difícil, principalmente debido a la naturaleza altamente reactiva de H.^– aniones

Se ha encontrado que las reacciones a alta presión y alta temperatura son efectivas para sintetizar oxihidruro. Por ejemplo, Sr.₂VO_4–XH_X La perovskita se puede sintetizar directamente a partir de precursores de óxido e hidruro a alta presión y reacción a alta temperatura.

Una gran ventaja de estas reacciones es que H^– el contenido en el producto final se puede ajustar ajustando la composición y la proporción de los precursores. Esto significa que las propiedades electrónicas y magnéticas del producto también son personalizables.

A diferencia de Sr₂VO_4–XH_Xsintetizando SrVO_3–XH_X ha demostrado ser más difícil, ya que las necesarias reacciones de alta presión y alta temperatura conducen a la formación de algunas impurezas y productos no homogéneos, principalmente debido a la insuficiente dispersión de las sustancias sólidas.

En un estudio reciente publicado en Revista de la Sociedad Química Estadounidense, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Takafumi Yamamoto del Instituto de Investigación Innovadora del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) ha encontrado una solución a este problema. Desarrollaron una estrategia novedosa para sintetizar SrVO altamente puro_2.4H_0.6 y señor₃v₂O_6.2H_0.8, dos nuevos oxihidruros de perovskita. Este estudio se realizó como parte de un proyecto de investigación en colaboración con los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica de Japón.

Los investigadores comenzaron con SrO, SrH₂y V₂O₃y se agrega SrCl₂ de estos reactivos. Observaron diferencias en la composición de las muestras preparadas en diferentes condiciones utilizando una técnica llamada difracción de rayos X sincrotrón in situ, lo que arrojó luz sobre el papel del SrCl.₂ en reacción. Actúa como fundente a alta temperatura de 1200 ℃ y alta presión de 2 GPa, lo que facilita la fusión y disolución de una parte de los reactivos, favoreciendo así la difusión.

Debido a esto, los investigadores pudieron suprimir la formación de productos no homogéneos que a menudo aparecen debido a una difusión insuficiente, obteniendo SrVO de alta pureza._2.4H_0.6 o señor₃v₂O_6.2H_0.8 oxihidruro de perovskita.

Además, el equipo evaluó las propiedades electroquímicas del oxihidruro de perovskita preparado como material de electrodo. «Con bajo potencial de trabajo, excelente reversibilidad y características de alta velocidad, SrVO_3–XH_X puede ser adecuado como electrodo negativo para baterías de iones de litio, por primera vez para oxihidruros», dijo el Dr. Yamamoto.

En general, el uso de flux para impulsar las vías de reacción deseadas en reacciones de alta presión y alta temperatura puede ser una estrategia poderosa para desbloquear una gran cantidad de nuevos compuestos más allá del oxihidruro de perovskita. dijo el Dr. Yamamoto, «El enfoque de síntesis propuesto también será efectivo para formar varios tipos de sistemas de componentes múltiples».