Титанат лития
 | Было предложено разделить эту статью на статьи под названием «Титанат лития» , «Шпинель титаната лития» и «Метатитанат лития» . ( обсудить ) ( май 2022 г. ) |
| |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена
Метитатанат лития
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Информационная карта ECHA | 100.031.586 |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Li2TiOЛи2ТиО3 | |
| Молярная масса | 109.76 |
| Появление | Белый порошок [ 1 ] |
| Плотность | 3,43 г/см 3 [ 2 ] |
| Температура плавления | 1533 ° C (2791 ° F; 1806 К) [ 1 ] |
| Структура [ 3 ] | |
| Моноклиника, мС48 , №15 | |
| С2/с | |
а = 0,505 нм, б = 0,876 нм, с = 0,968 нм α = 90°°, β = 100°°, γ = 90°°
| |
Объем решетки ( В )
|
0,4217 нм 3 |
Формульные единицы ( Z )
|
8 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Титанаты лития представляют собой соединения лития химические , титана и кислорода . Они представляют собой смешанные оксиды и относятся к титанатам . Наиболее важными титанатами лития являются:
- титанат лития, шпинель , Li 4 Ti 5 O 12 и родственные соединения вплоть до Li 7 Ti 5 O 12 . Эти титанаты используются в литий-титанатных батареях .
- метатитанат лития, соединение с химической формулой Li 2 TiO 3 и температурой плавления 1533 °C (2791 °F). [ 4 ] Это белый порошок, который можно использовать в трития в приложениях ядерного синтеза. материалах для размножения
Другими титанатами лития, то есть смешанными оксидами системы Li 2 O–TiO 2 , являются:
- Ортотитанат лития Li 4 TiO 4 , температура плавления 1200 °C (2190 °F). [ 4 ]
- Рамсделлит-титанат лития Li 2 Ti 3 O 7 и Li x TiO 2 (0 ≦ x ≦ 0,57) со структурой рамсделлита. [ 5 ]
Метитатанат лития
[ редактировать ]Метитатанат лития представляет собой соединение с химической формулой Li 2 TiO 3 . Это белый порошок с температурой плавления 1533 ° C (2791 ° F). [ 4 ] Он также используется в качестве добавки в фарфоровых эмалях и керамических изоляционных материалах на основе титанатов. Его часто используют в качестве флюса из-за его хорошей стабильности. [ 6 ] В последние годы, наряду с другой литиевой керамикой, галька из метатитаната стала предметом исследований в области материалов для размножения трития в приложениях ядерного синтеза. [ 7 ]
Кристаллизация
[ редактировать ]Наиболее стабильной фазой титаната лития является β-Li 2 TiO 3, относящаяся к моноклинной системе . [ 8 ] Высокотемпературная кубическая фаза, проявляющая поведение типа твердого раствора, называется γ-Li 2 TiO 3 и, как известно, обратимо образуется при температурах выше 1150-1250°C. [ 9 ] Метастабильная кубическая фаза, изоструктурная γ-Li 2 TiO 3, называется α-Li 2 TiO 3 ; он образуется при низких температурах и переходит в более стабильную β-фазу при нагревании до 400 °C. [ 10 ]
Использование при спекании
[ редактировать ]В процессе спекания порошок помещается в форму и нагревается до температуры ниже точки плавления . Спекание основано на атомной диффузии: атомы частиц порошка диффундируют в окружающие частицы, в конечном итоге образуя твердый или пористый материал.
Обнаружено, что порошки Li 2 TiO 3 обладают высокой чистотой и хорошей спекающей способностью. [ 11 ]
Используется в качестве катода
[ редактировать ]Топливные элементы с расплавленным карбонатом
[ редактировать ]Титанат лития используется в качестве катода в первом слое двухслойного катода для топливных элементов из расплавленного карбоната . Эти топливные элементы имеют два слоя материала, слой 1 и слой 2, которые позволяют производить мощные топливные элементы из расплавленного карбоната, которые работают более эффективно. [ 12 ]
Литий-ионные аккумуляторы
[ редактировать ]Li 2 TiO 3 используется в катоде некоторых литий-ионных аккумуляторов вместе с водным связующим и проводящим агентом. Li 2 TiO 3 используется потому, что он способен стабилизировать катодные проводящие агенты с высокой емкостью; LiMO 2 (M=Fe, Mn, Cr, Ni). Li 2 TiO 3 и проводящие агенты (LiMO 2 ) наслаиваются для создания катодного материала. Эти слои обеспечивают возможность диффузии лития.
Литий-титанатный аккумулятор
[ редактировать ]Литий -титанатная батарея — это перезаряжаемая батарея, которая заряжается гораздо быстрее, чем другие литий-ионные батареи. используется литий-титанат, Он отличается от других литий-ионных аккумуляторов тем, что на поверхности анода а не углерод. Это выгодно, поскольку не создается интерфейсный слой твердого электролита, который действует как барьер для входа и выхода литий-иона на анод и из него. Это позволяет литий-титанатным батареям заряжаться быстрее и при необходимости обеспечивать более высокие токи. Недостатком литий-титанатного аккумулятора является гораздо меньшая емкость и напряжение, чем у обычного литий-ионного аккумулятора. Литий-титанатный аккумулятор в настоящее время используется в аккумуляторных электромобилях. [ нужна ссылка ] и другие специализированные приложения.
Разведение трития
[ редактировать ]Реакции термоядерного синтеза, подобные тем, что происходят в предлагаемом термоядерном реакторе-демонстраторе ИТЭР , подпитываются тритием и дейтерием . Доступность ресурсов трития крайне ограничена: общий объем ресурсов в настоящее время оценивается в двадцать килограммов. Литийсодержащие керамические камешки можно использовать в качестве твердых материалов-размножителей в компоненте, известном как охлаждаемый гелием бридерный бланкет для производства трития. [ 13 ] Зонд воспроизводства является ключевым компонентом конструкции реактора ИТЭР. В таких конструкциях реакторов тритий образуется за счет нейтронов, покидающих плазму и взаимодействующих с литием в бланкете. Li 2 TiO 3 наряду с Li 4 SiO 4 привлекательны в качестве материалов для воспроизводства трития, поскольку они демонстрируют высокое высвобождение трития, низкую активацию и химическую стабильность. [ 7 ]
Синтез бридерного порошка литий-титаната.
[ редактировать ]Порошок Li 2 TiO 3 чаще всего получают путем смешивания карбоната лития , раствора нитрата титана и лимонной кислоты с последующим прокаливанием , уплотнением и спеканием . Созданный нанокристаллический материал используется в качестве размножителя благодаря своей высокой чистоте и активности. [ 14 ] [ 12 ] [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Ханаор, Дориан А.Х.; Колб, Матиас Х.Х.; Ган, Исян; Камла, Марк; Вязальщица, Регина (2014). «Растворный синтез смешанофазных материалов в системе Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 ». Журнал ядерных материалов . 456 : 151–161. arXiv : 1410.7128 . Бибкод : 2015JNuM..456..151H . дои : 10.1016/j.jnucmat.2014.09.028 . S2CID 94426898 .
- ^ Ван Дер Лаан, JG; Муис, Р.П. (1999). «Свойства гальки метатитаната лития, полученной мокрым способом». Журнал ядерных материалов . 271–272: 401–404. Бибкод : 1999JNuM..271..401V . дои : 10.1016/S0022-3115(98) 00794-6
- ^ Клавери Дж., Фусье К., Хагенмюллер П. (1966) Bull. Соц. хим. 244-246
- ^ Jump up to: а б с Дориан Ханаор; Матиас Колб; Исян Ган; Марк Камлах; Регина Книттер (2014). «Смешаннофазные материалы в системе Li 4 SiO 4 Li 2 TiO 3 » . Журнал ядерных материалов . 456 : 151–166.
- ^ Цуюмото, Исао; Моригути, Такуми (октябрь 2015 г.). «Синтез и свойства внедрения лития в анодных материалах из рамсделлита LixTiO2» . Бюллетень исследования материалов . 70 : 748–752. doi : 10.1016/j.materresbull.2015.06.014 .
- ^ «Информационный бюллетень по титанату лития» . Код продукта: LI2TI03 . Термоград. Архивировано из оригинала 23 марта 2011 года . Проверено 24 июня 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Ханаор, ДАХ; Колб, МХХ; Ган, Ю.; Камла, М.; Книттер, Р. (2014). «Растворный синтез смешанофазных материалов в системе Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 ». Журнал ядерных материалов . 456 : 151–161. arXiv : 1410.7128 . Бибкод : 2015JNuM..456..151H . дои : 10.1016/j.jnucmat.2014.09.028 . S2CID 94426898 .
- ^ Виджаякумар М.; Керисит, С.; Ян, З.; Графф, Г.Л.; Лю, Дж.; Сирс, Дж.А.; Бертон, SD; Россо, КМ; Ху, Дж. (2009). «Комбинированное исследование ЯМР 6,7Li и молекулярной динамики диффузии лития в Li 2 TiO 3 ». Журнал физической химии . 113 (46): 20108–20116. дои : 10.1021/jp9072125 .
- ^ Клейкамп, Х (2002). «Фазовые равновесия в системе Li–Ti–O и физические свойства Li2TiO3». Термоядерная инженерия и дизайн . 61 : 361–366. дои : 10.1016/S0920-3796(02)00120-5 .
- ^ Лауманн, Андреас; Йенсен, Эрнсбьерг; Кирстен, Мари; Тирстед, Кристофер (2011). «Исследование синхротронной рентгеновской дифракции in-situ образования кубического Li 2 TiO 3 в гидротермальных условиях». Евро. Дж. Неорг. Хим . 2011 (14): 2221–2226. дои : 10.1002/ejic.201001133 .
- ^ А. Шривастава; Т. Кумар; Р. Шукла; П. Чаудхури (июль 2021 г.). «Изготовление гальки Li 2 TiO 3 методом сублимационной грануляции и сублимационной сушки» . Фьюжн англ. Дес . 168 : 112411. doi : 10.1016/j.fusengdes.2021.112411 . S2CID 233544019 . Проверено 27 марта 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Прохаска, Армин и др. (1997) Патент США 6,420,062 «Двухслойный катод для топливных элементов из расплавленного карбоната и способ его производства».
- ^ А. Шривастава; Р. Шукла; П. Чаудхури (май 2021 г.). «Влияние пористости на теплопроводность керамической прессовки Li 2 TiO 3 » . Фьюжн англ. Дес . 166 : 112318. doi : 10.1016/j.fusengdes.2021.112318 . S2CID 234865541 .
- ^ А. Шривастава, Т. Кумар, Р. Шукла, П. Чаудхури, Изготовление гальки Li2TiO3 методом сублимационной грануляции и сублимационной сушки, Fusion Eng. Дес. 168 (2021) 112411. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112411 .
- ^ Шривастава, А.; Маквана, М.; Чаудхури, П.; Раджендракумар, Э. (2014). «Получение и характеристика керамики из метатитаната лития методом сжигания в растворе для индийского LLCB TBM». Наука и технология термоядерного синтеза . 65 (2): 319–324. Бибкод : 2014FuST...65..319S . дои : 10.13182/FST13-658 . S2CID 123286397 .
