ลิเธียมไนไตรด์ CAS 26134-62-3

ลิเธียมไนไตรด์เป็นตัวนำไอออนเร็วที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าเกลือลิเธียมอนินทรีย์อื่นๆ การศึกษาจำนวนมากได้มุ่งเน้นไปที่การใช้ลิเธียมไนไตรด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดแข็งและแคโทดสำหรับแบตเตอรี่
ชุดตัวนำลิเธียมไอออนเร็วถูกเตรียมโดยใช้ลิเธียมไนไตรด์เป็นหลัก วิเคราะห์และระบุองค์ประกอบเฟส ศึกษาคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้า เช่น การนำไอออน แรงดันไฟฟ้าในการสลายตัว และสภาพนำไฟฟ้า และประกอบแบตเตอรี่ทดลองด้วยวัสดุเหล่านี้สำหรับการทดสอบการคายประจุ

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าระบบไบนารี่ที่ใช้ลิเธียมไนไตรด์ (Li3N LiCl) ได้สร้างสารประกอบ Li9N2Cl3 โดยมีแรงดันไฟฟ้าในการสลายตัวมากกว่า 2.5V และมีค่าการนำไฟฟ้า 1.3 × 10-5 S cm-1 ที่ 25 องศา เนื่องจากเป็นวัสดุตัวนำไอออนเร็ว ควรมีแรงดันไฟฟ้าในการสลายตัวสูง ค่าการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ต่ำ ค่าการนำไฟฟ้าไอออนสูง และความเสถียรทางเคมีที่ดี ตัวนำลิเธียมไอออนเร็วหลายตัวมีคุณสมบัติข้างต้น ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตประสิทธิภาพสูงทั้งหมด ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องคิดเลข แฟลชกล้อง นาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และผลิตภัณฑ์จำนวนเพิ่มมากขึ้น นอกจากนี้ ตัวนำลิเธียมไอออนยังสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์ไอออนพิเศษได้อีกด้วย

ผู้คนเคยจินตนาการถึงการใช้วัสดุตัวนำลิเธียมไอออนเร็วเพื่อสร้างกองเก็บพลังงานขนาดใหญ่ (ไฟฟ้า) ในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในระดับต่ำในเมืองใหญ่ในเวลากลางคืน ไฟฟ้าส่วนเกินอาจถูกชาร์จเข้าสถานีเก็บพลังงาน และในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุด ก็จะสามารถจ่ายพลังงานให้กับโครงข่ายได้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมีแนวโน้มการใช้งานในวงกว้างของตัวนำลิเธียมไอออนเร็ว จึงทำให้เกิดความสนใจอย่างมาก และมีการวิจัยเชิงลึก-อย่างกว้างขวางเพื่อค้นหาตัวนำลิเธียมไอออนเร็วที่ดีกว่า

แรงดันไฟฟ้าสลายตัวของ Li3N อยู่ที่ 0.44V (25 องศา) เท่านั้น ซึ่งจำกัดการใช้งานจริง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ไขและสังเคราะห์วัสดุตัวนำไอออนไบนารีและไตรภาคที่ใช้ Li3N วิธีการปรับปรุงวิธีหนึ่งคือการผสมผง Li3N ที่บดกับผง LiCl ชนิดปราศจากน้ำในปริมาณที่เหมาะสม (อัตราส่วนโมล 2:3) ให้เท่าๆ กัน กดเม็ดยาบนเครื่องอัดเม็ดยา ใส่ลงในเรือนิกเกิล วางลงในอุปกรณ์สังเคราะห์ ใช้ไนโตรเจนเป็นบรรยากาศในการป้องกัน ให้ความร้อนถึง 600 องศา (90 นาที) และรับผงของแข็ง Li9N2Cl3 สีขาวสีเทา จากการศึกษาการทดลองเคมีไฟฟ้า พบว่าแรงดันการสลายตัวของสารประกอบ Li9N2Cl3 ที่เตรียมโดยการเติม LiCl ใน Li3N เพิ่มขึ้นจาก 0.4V เป็นมากกว่า 2.5V

นอกจากจะใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งแล้วลิเธียมไนไตรด์ยังเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการแปลงโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมเป็นลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
ในปี 1987 นักวิชาการชาวญี่ปุ่นใช้วิธีการตกผลึกของเมล็ดภายใต้สภาวะความดันสูง-และอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ เพื่อให้ได้ผลึกเดี่ยว cBN ชนิด N- ที่มีขนาดอนุภาค 2 มม. และรูปร่างไม่สม่ำเสมอโดยการเติม Si จากนั้น พวกเขาก็ขยายผลึกเดี่ยวชนิด P- cBN ที่เจือด้วย Be บนพื้นผิวของผลึกภายใต้แรงดันสูงทุติยภูมิ และในที่สุดก็ได้รอยต่อ P- N ที่เป็นเนื้อเดียวกันของ cBN โดยการตัดและเจียร มีการทดลองการสังเคราะห์ที่คล้ายกันในประเทศจีน ซึ่งดำเนินการกับเครื่องกดด้านบนหกด้าน DS-029B ที่ผลิตในประเทศ

เพื่อตรวจสอบผลกระทบของตัวเร่งปฏิกิริยา/สารเติมแต่งต่อรูปร่างของ-ตัวอย่าง cBN ที่สังเคราะห์ด้วยความดันสูง การทดลองได้ใช้ hBN ที่มีความบริสุทธิ์ 99% เป็นวัตถุดิบเริ่มต้น -ลิเทียม ntride Li3N และลิเธียมไฮไดรด์ LiH ที่ผลิตขึ้นเองเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และใช้ลิเธียม LiNH2 ที่มีความบริสุทธิ์ 99% ในเชิงพาณิชย์เป็นสารเติมแต่ง ก่อนการทดลอง โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN) จะถูกทำให้แห้งครั้งแรกที่อุณหภูมิ 100 องศาเป็นเวลา 12 ชั่วโมงภายใต้สภาวะสุญญากาศ เพื่อขจัดความชื้นและก๊าซที่ถูกดูดซับออกจากวัตถุดิบ จากนั้น hBN เริ่มต้นถูกผสมอย่างสม่ำเสมอกับ LiH, Li3N, LiH+Li3N, LiH+LiNH2 และ Li3N+LiNH2 ในสัดส่วนที่แน่นอน และกดให้เป็นรูปทรงทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15.3 มม. และความสูง 6 มม.

ความดันการสังเคราะห์ที่ใช้ในการทดลองคือ 4.0-6.0 GPa อุณหภูมิ 1,400-1900 องศา และเวลาในการกักเก็บคือ 10-20 นาที หลังการทดลอง ค่อย ๆ ปล่อยแรงดัน นำตัวอย่างออกมาเพื่อบำบัดกรดและด่าง ล้างและกรองเพื่อให้ได้ผลึก cBN

นอกเหนือจากการทดลองข้างต้น ตามวิธีการเปลี่ยนเฟสแบบดั้งเดิม คิวบิกโบรอนไนไตรด์ยังถูกสังเคราะห์โดยการศึกษาการใช้ลิเธียมไนไตรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมเป็นวัตถุดิบ และการเติมสารเติมแต่งต่างๆ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์- เทคโนโลยีการเลี้ยวเบนรามาน และเทคนิคอื่นๆ ในการวิเคราะห์และระบุคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ทดลอง สามารถสรุปได้ว่าสารเติมแต่งที่แตกต่างกันจะมีผลกระทบต่อระบบที่แตกต่างกัน

วิเคราะห์อิทธิพลของแอมโมเนียฟลูออไรด์ต่อการสังเคราะห์คิวบิกโบรอนไนไตรด์จากระบบลิเธียมไนไตรด์และระบบโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม การใช้เทคโนโลยีการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์-เพื่อวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้น พบว่าแม้ว่าแอมโมเนียฟลูออไรด์จะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาลิเธียมไนไตรด์ แต่ก็ยังผลิตก๊าซแอมโมเนียของผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม ซึ่งสามารถลดแรงกดดันของการทดลองการสังเคราะห์ได้ การวิเคราะห์ผลของลิเธียมไฮไดรด์ต่อการสังเคราะห์คิวบิกโบรอนไนไตรด์จากระบบลิเธียมไนไตรด์และโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม เทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์-และการเลี้ยวเบนรามานถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์

พบว่าลิเธียมไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมเพื่อสร้างลิเธียมไนไตรด์แบบเร่งปฏิกิริยา ก๊าซแอมโมเนีย และอะตอมโบรอนที่เป็นธาตุ อะตอมโบรอนที่เป็นธาตุมีผลทำให้สีของคริสตัลดำคล้ำและยับยั้งการเติบโตของคริสตัลตามแนวระนาบ (111) อิทธิพลของการประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาต่อผลการสังเคราะห์สามารถพูดคุยได้ดังนี้: หากพิจารณาว่ากระบวนการก่อตัวของคิวบิกโบรอนไนไตรด์เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการแพร่กระจายของตัวเร่งปฏิกิริยาไปยังโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมที่อยู่ติดกันภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบกลางบางชนิด

หลังสามารถละลายโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมที่เหลือและกลายเป็นตัวทำละลายที่ละลายได้ เมื่ออุณหภูมิและความดันเข้าสู่โซนเสถียรของคิวบิกโบรอนไนไตรด์ ไอออนของโบรอนไนโตรเจนที่ละลายในตัวละลายอาจมีอยู่แยกกันหรือมีแนวโน้มมากกว่าในบางรูปแบบกลุ่ม เนื่องจากความเข้มข้นถึงความอิ่มตัวยิ่งยวด พวกมันจะตกผลึกและตกตะกอนตามโครงสร้างของคิวบิกโบรอนไนไตรด์ เนื่องจากไอออนหรือกลุ่มไอออนเหล่านี้กระจายและเกาะตัวกันอย่างต่อเนื่องบนผลึกคิวบิกโบรอนไนไตรด์ที่ตกตะกอนผ่านการละลายของตัวทำละลาย ผลึกจะยังคงเติบโตต่อไปจนกว่ากระบวนการจะหยุดลง

อุปกรณ์เปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) มีคุณสมบัติการปล่อยแสงแบบแอคทีฟ-แบบโซลิด
ด้วยมุมมองที่กว้าง ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว (<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.

เนื่องจากระดับพลังงานโมเลกุลออร์บิทัล (LUMO) ว่างต่ำสุดของวัสดุขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ใน OLED อยู่ที่ประมาณ 3eV วัสดุสารเจือปนอินทรีย์-ที่สอดคล้องกันจึงหายาก และแม้ว่าจะพบแล้ว ก็มักจะไม่เสถียรในอากาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวางพวกมันไว้ในแก๊สป้องกันระหว่างการสังเคราะห์วัสดุและการผลิตอุปกรณ์ ดังนั้น วัสดุเจือปนอนินทรีย์จึงมักใช้สำหรับการเติมสารกึ่งตัวนำชนิด n- ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์ เช่น โลหะลิเธียมและซีเซียมโลหะ ซึ่งใช้ในการเติมสารชนิด n- ของ OLED ต่อมา วัสดุสารประกอบ Li และ Cs บางชนิดยังถูกใช้เป็นสารเจือปนชนิด n- อีกด้วย อย่างไรก็ตาม การพัฒนายาสลบชนิด n- ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์ยังคงล่าช้ากว่าการพัฒนายาสลบชนิด p - ดังนั้น การค้นหาวัสดุเจือปนชนิด n- ใหม่เพื่อปรับปรุงผลของสารเจือปนชนิด n- จึงเป็นเรื่องเร่งด่วนอย่างยิ่ง