Дмитрів Г. С. Взаємодія літію з d-металами та р-елементами III-V груп

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0523U100191

Здобувач

Спеціальність

  • 02.00.01 - Неорганічна хімія

04-10-2023

Спеціалізована вчена рада

Д 35.051.10

Львівський національний університет імені Івана Франка

Анотація

Метою роботи є вирішення наукової проблеми, яка полягає у встановленні закономірностей у будові, природі хімічного зв’язку та властивостях сполук у системах літію з d-металами та р-елементами III-V груп; визначенні фазових рівноваг у відповідних системах та пошуку фаз для матеріалів хімічних джерел струму та з особливими оптичними властивостями. Вирішення наукової проблеми опирається на теоретичні основи та експериментальні підходи із залученням комплексу сучасних методів. В роботі досліджені подвійні, потрійні та одна почетвірна система, зокрема запропоновано зміни до двох діаграм стану подвійних систем Li-Ag та Li-Bi. Побудовано та уточнено ізотермічні перетини діаграм стану 10 потрійних систем, в яких існує 36 сполук. Встановлена закономірність, що із зростанням металічних властивостей р-елементів в межах групи звужується концентраційна область, в якій утворюються інтерметалічні сполуки. Проведено класифікацію структурних типів сполук, які утворюються в досліджуваних системах а також усіх інших власних структурних типів в системах Li-T-M та Li-М-M’ згідно класифікації П. І. Крип’якевича. Встановлено закономірність, що із зростанням номеру періоду для d-металів та р-елементів зростає кількість структурних типів, які належать до 10 класу, і зменшується кількість структурних типів, які належать до 5 класу. Проведено розрахунок електронної густини в низці сполук, що дозволило визначити типи зв’язків у цих сполуках: Li12Cu12,60Al14,37, Li8Cu12+xAl6-x (x = 1,16), Li18Cu15Al7, Li12Cu16+xAl26–x (x = 3,2), Li15Cu19Al16, Li1,36Zr4Si4, Li2-xAg1+xIn3 (х = 0,05), Li2B2C, LiBC3, Li4Ge2B та Li9Al4Sn5. Сплави з області гомогенності неперервного ряду твердого розчину Li(ZnzAl1–z) досліджено як анодні матеріали для літій-іонних батарей і встановлено, що сплав складу Li(Zn0,2Al0,8) має найкращі характеристики. На прикладі модельної системи Li-Ag-In запропоновано новий підхід до експресного визначення фаз в потрійних системах, які містять літій, а саме процес електрохімічного делітіювання багатої на літій фази в режимі in situ з одночасним отриманням порошкових дифрактограм на синхротронному випромінюванні високої інтенсивності. На основі спектрів оптичного відбиття з наступним порівнянням координати кольоровості вперше визначено кольорові інтерметаліди, які можна отримати без дорогоцінних металів і які були б привабливими для застосування: LiCu2Al (червоний), LiCu2Ga (жовтий), Li2ZnGa (фіолетовий) та Li2ZnIn (світло-блакитний). Проведено кристалохімічний аналіз нових структурних типів Li12Cu12,60Al14,37, Li8Cu12+xAl6–x, Li18Cu15Al7, Li2-xAg1+xIn3, Li278(In,Ag)154, Li2B2C, LiBC3, LiB2C2, Li4Ge2B та Li9Al4Sn5.

Публікації

1. Dmytriv G.S., Prystavskyj T.O., Pavlyuk V.V., Kevorkov D.G., Bodak O.I. Interaction of the components in the Li-Al-Sb ternary system at 470 K. Prace Naukowe WSP. Chemia. 1999. 3. 71-76.

2. Zatorska G.M., Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V., Bartoszak-Adamska E., Jaskólski M. Crystal Structure of the New Intermetallic Compound Zr2-xSi1-xLix+y (x = 0.17, y = 0.12) and its Relation with the Disilicide ZrSi2. J. Alloys and Compounds. 2002. 346. 154-157. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00493-0

3. Zatorska G.M., Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V., Davydov V.M., Bartoszak-Adamska E., Jaskólski M. Crystallographic investigation of the ternary compounds in the Zr-Li-Si system. J. of Light Metals. 2002. 2. 77-80. https://doi.org/10.1016/S1471-5317(02)00025-1

4. Dmytriv G., Pauly H., Ehrenberg H., Pavlyuk V., Vollmar E. Homogeneity range of the NaTl-type Zintl phase in the ternary system Li-In-Ag. J. Solid State Chem. 2005. 178(9). 2825-2831. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.06.033

5. Pavlyuk V., Dmytriv G., Chumak I., Ehrenberg H., Pauly H. The crystal structure of the LiAg2In compound J. Solid State Chem. 2005. 178. 3303-3307. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.08.005

6. Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Tarasiuk I.I., Pauly H., Ehrenberg H. The ternary indide Li278(In,Ag)154: a new n = 6 variant of cubic n×n×n W-type superstructures. Intermetallics. 2007. 15. 1409-1415. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2007.04.014

7. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Pauly H., Ehrenberg H., Marciniak B., Prochwicz W., Schroeder G. Li-Zn-{Al,Sn} Zintl Phase alloys for the anode materials of lithium batteries. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2007. 48. 172-178.

8. Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Tarasiuk I.I., Pauly H., Ehrenberg H. Li12Cu16+xAl26-x (x = 3.2): a new intermetallic structure type. Acta Cryst. 2008. С64. i15-i17. https://doi.org/10.1107/S0108270108022476

9. Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Tarasiuk I.I., Pauly H., Ehrenberg H. Li8Cu12+xAl6-x (x = 1.16): a new structure type related to Laves phases. Acta Cryst. 2008. C64. i73-i75. https://doi.org/10.1107/S0108270107065985

10. Тарасюк І., Дмитрів Г., Павлюк В., Паулі Г., Еренберг Г. Взаємодія компонентів у потрійній системі Li-Ag-Sb. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2008. 49. 58-63.

11. Chumak I., Dmytriv G., Pavlyuk V., Oswald S., Eckert J., Trill H., Eckert H., Pauly H., Ehrenberg H. Li(Al1–zZnz) alloys as anode materials for rechargeable Li-ion batteries // J. Mater. Res. 2010. 25(8). 1492-1499. https://doi.org/10.1557/JMR.2010.0191

12. Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Tarasiuk I.I., Chumak I.V., Pauly H., Ehrenberg H. Polymorphism of LiAg. Solid State Sci. 2010. 12. 274-280. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2009.11.006

13. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Chumak I., Pauly H. Crystal structure of the Li18Cu15Al7 intermetallic compound. Acta Cryst. 2010. A66. s150-s151. https://doi.org/10.1107/S0108767310096649

14. Тарасюк І., Дмитрів Г., Павлюк В., Паулі Г., Еренберг Г. Взаємодія компонентів у потрійній системі Li-Ag-Sn. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2010. 51. 10-17.

15. Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V., Pauly H., Eckert J., Ehrenberg H. New real ternary and pseudoternary phases in the Li-Au-In-system. J. Solid State Chem. 2011. 184. 1328–1332. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.03.020

16. Pavlyuk V., Dmytriv G., Tarasiuk I., Chumak I., Ehrenberg H. Li12Cu12.60Al14.37: a new ternary derivative of the binary Laves phases. Acta Cryst. 2011. C67. i59-i62. https://doi.org/10.1107/S0108270111048566

17. Галапац Н., Тарасюк I., Дмитрів Г., Павлюк В. Поліморфізм бінарної сполуки Li3Sb. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2012. 53. 133-139.

18. Chumak I., Pavlyuk V., Dmytriv G., Pauly H., Ehrenberg H. The crystal and electronic structure of the Li2-xAg1+xIn3 (x = 0.05) indide. J. Solid State Chem. 2013. 197. 248-253. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2012.08.049

19. Дмитрів Г., Тарасюк І., Павлюк В. Система Li–Ag–Ga. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2014. 55. 29-36.

20. Pavlyuk V., Milashys V., Dmytriv G., Ehrenberg H. A new tetragonal structure type for Li2B2C. Acta Cryst. 2015. C71. 39-43. https://doi.org/10.1107/S2053229614025510

21. Дмитрів Г., Созанський М., Павлюк В., Тарасюк I., Еренберг Г. Система Li–Cu–Bi. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2015. 56. 40-45.

22. Pavlyuk V., Sozanskyi M., Dmytriv G., Indris S., Ehrenberg H. Amendment of the Li-Bi Phase Diagram Crystal and Electronic Structure of Li2Bi. J. Phase Equilib. Diffus. 2015. 36. 544-553. https://doi.org/10.1007/s11669-015-0409-z

23. Pavlyuk V., Ciesielski W., Rozdzynska-Kielbik B., Dmytriv G., Ehrenberg H. Li4Ge2B as a new derivative of the Mo2B5 and Li5Sn2 structure types. Acta Cryst. 2016. C72. 561-565. https://doi.org/10.1107/S2053229616009384

24. Pavlyuk V., Dmytriv G., Tarasiuk I., Ehrenberg H. Li9Al4Sn5 as a new ordered superstructure of the Li13Sn5 type. Acta Cryst. 2017. C73. 337-342. https://doi.org/10.1107/S205322961700420X

25. Milashius V., Pavlyuk V., Kluziak K., Dmytriv G., Ehrenberg H. LiBC3: a new borocarbide based on the graphene and heterographene networks. Acta Cryst. 2017. C73. 984-989. https://doi.org/10.1107/S2053229617015182

26. Milashius V., Pavlyuk V., Dmytriv G., Ehrenberg H. Phase equilibria and crystal structure relationships in the ternary Li–B–C system. Inorg. Chem. Front. 2018. 5. 853-864. https://doi.org/10.1039/C7QI00787F

27. Dmytriv G., Pavlyuk V., Ehrenberg H. Peculiarities of solid solutions with NaTl-type structure in Li-Zn-X (X = Al,Ga,In) systems. Acta Cryst. 2019. А75. е422. https://doi.org/10.1107/S2053273319091344

28. Mishra V., Iyer A. K., Mumbaraddi D., Oliynyk A.O., Zuber G., Boucheron A., Dmytriv G., Bernard G.M., Michaelis V.K., Mar A. Coloured intermetallic compounds LiCu2Al and LiCu2Ga. J. Solid State Chem. 2020. 292. 121703. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121703

29. Jomaa M., Mishra V., Mumbaraddi D., Chaudchray M., Dmytriv G., Michaelis V.K., Mar A. Coloured intermetallic compounds Li2ZnGa and Li2ZnIn. J. Solid State Chem. 2022. 306. 122792. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121703

30. Зайцева К., Дмитрів Г. Кристалічна структура сполук Li2CuGa та LiCu2Ga // Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2022. 63. 82-87. http://dx.doi.org/10.30970/vch.6301.082

31. Dmytriv G.S., Prystavskyj T.O., Pavlyuk V.V., Kevorkov D.G., Bodak O.I. Interaction of the components in the Li-Al-Sb ternary system at 470 K. Vth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. Zloty Potok k/Czestochowy (Poland), 1999, 26.

32. Dmytriv G., Zatorska G., Pavlyuk V., Bartoszak-Adamska E., Jaskólski M. Crystal Structure of the New Intermetallic Compound Zr2-xSi1-xLix+y (x = 0.17, y = 0.12) and its Relation with Disilicide ZrSi2. 20th European Crystallographic Meeting, Kraków (Poland), 2001, 346.

33. Dmytriv G., Pauly H., Ehrenberg H., Pavlyuk V., Fuess H. Preliminary results for the quasibinary Zintle phase cut Lix(Ag0.5In0.5)1-x. 14th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, Linz (Austria), 2003, POII-05.

34. Заторська Г., Дмитрів Г., Давидов В., Павлюк В. Нові тернарні галіди ZrLi2Ga, ZrLiGa та Zr2Li0,5Ga0,5. IX наукова конференція "Львівські хімічні читання", Львів, 2003, Н16.

35. Dmytriv G., Pavlyuk V., Dolotko O., Kozlov A., Marciniak B., Schroeder G. Nowe Materjaly Anodowe dla Litowych Chemicznych Żródeł Prądu. CLA Sympozjum “Ogniwa i Akumulatory Chemiczne Zródła Prądu w Nauce i Technice”, Poznań (Poland), 2004, 65-66.

36. Dmytriv G., Pauly H., Ehrenberg H. Solid solutions with NaTl structure in the Li-Ag-In and Li-Zn-Al systems. Xth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv, 2004, 76.

37. Pavlyuk V., Dmytriv G., Chumak I., Ehrenberg H., Pauly H. The Crystal structure of LiAu2In and LiAg2In. IX International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2005, 53.

38. Чумак І., Павлюк В., Дмитрів Г., Паулі Г., Егренберг Г. Дослідження області гомогенності тернарної фази LiAg2In. X наукова конференція "Львівські хімічні читання-2005", Львів, 2005, Н43.

39. Pavlyuk V., Dmytriv G., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Pauly H. The crystal structure of the Li139Ag20-xIn57+x and Li139Au20-xIn57+x (x = 0÷9) ternary indides. 15th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, Krakow (Poland), 2006, 8.

40. Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V., Tarasiuk I.I., Ehrenberg H., Pauly H. Zintl Phases and compounds with related structures in the Li-{Ag,Au}-In systems. XIIth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv, 2006, 30.

41. Tarasiuk I.I., Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Ehrenberg H., Pauly H. A new Li8Cu12+xAl6-x and Li12Cu16+xAl26-x phases in the Li–Cu–Al system. X International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2007, 133.

42. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Pauly H., Marciniak B. New compounds in the Li-Cu-Al system. XIIIth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Ustronie Slaskie (Poland), 2007, 29.

43. Павлюк В., Дмитрів Г., Тарасюк І., Паулі Г., Еренберг Г. Про кристалічну структуру сполук LiCu2Al, LiCu2Sn та Li2CuSn // XI наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2007”, Львів, 2007, Н49.

44. Тарасюк І., Павлюк В., Дмитрів Г., Еренберг Г. Паулі Г. Кристалічна структура фаз Li1+xT2-xSn (T = Cu, Ag). XVII Українська конференція з неорганічної хімії, Львів, 2008, 121.

45. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Pauly H. Interaction of components in the Li-Cu-Al system. 16th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, Dresden (Germany), 2008, 128.

46. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Pauly H., Marciniak B. Crystal structures of the Li12Cu16+хAl26-х (x = 3.2), Li8Cu12+xAl6-x (x = 1.16), Li12Cu13Al14 and LiCu2Al ternary compounds. 50 Konwersatorium Krystalograficzne, Wrocław (Poland), 2008, 139-140.

47. Копоть С., Дмитрів Г., Павлюк В., Тарасюк І., Еренберг Г., Паулі Г. Взаємодія компонентів у системі Li–Ag–Al. XII наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2009”, Львів, 2009, Н81.

48. Chumak I., Ehrenberg H., Trots D., Pavlyuk V., Dmytriv G., Pauly H., Eckert J. Structural changes in Li278Ag40In114 during electrochemical lithium extraction. Lithium Battеry Discussion. Electrode materials, Arcachon (France), 2009, P44.

49. Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V., Tarasiuk I.I., Chumak I.V., Pauly H., Ehrenberg H. Phase transition in the LiAg binary compound. XVth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Szklarska Poręba (Poland), 2009, 23.

50. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Chumak I., Pauly H. Crystal structure of the Li18Cu15Al7 intermetallic compound. 26th European Crystallographic Meeting, Darmstadt (Germany), 2010, s150-s151.

51. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Chumak I., Pauly H. Crystal structure of the Li15Cu19Al16 compound. 17th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, Annecy (France), 2010, 90.

52. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H., Chumak I., Pauly H. Lithium intermetallic compounds as perspective materials for anode materials. XVIth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv, 2010, 43.

53. Tarasiuk I., Pavlyuk V., Dmytriv G., Ehrenberg H., Pauly H. Li12Cu12.6Al14.4 – a new ternary derivative of the W6Fe7 structure type. XI International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2010, 132.

54. Ehrenberg H., Chumak I., Dmytriv G., Pavlyuk V., Pauly H., Oswald S. New concept for intermetallic composite anodes in Li-ion batteries. XI International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2010, 18.

55. Мілашюс В., Дмитрів Г., Тарасюк І., Павлюк В. Структурні дослідження фаз системи Li-B-C. XIV наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2013”, Львів, 2013, Н85.

56. Созанський М., Дмитрів Г., Павлюк В. Система Li-Cu-Bi при 200°C. XIV наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2013”, Львів, 2013, Н57.

57. Dmytriv G., Pavlyuk V. Interaction of lithium with d- and some p-elements. XIXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids and Advanced Materials, Czestochowa (Poland), 2013, 67.

58. Dmytriv G., Halapats N., Pavlyuk V., Ehrenberg H. Crystal structure of a continuous solid solution in the Li-Cu-Ag-Sn system. XII International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2013, 118.

59. Tarasiuk I., Dmytriv G., Korenovska N., Pavlyuk V., Knapp M., Ehrenberg H. The Li17Si4-хSnх (х = 0-4) solid solution. XXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv, 2015, 101.

60. Ehrenberg H., Chumak I., Pavlyuk V., Dmytriv G. Structural compatibilities in solid state batteries. Second Sino German Symposium on All Solid State Battery, Karlsruhe (Germany), 2015, 62

61. Dmytriv G., Pavlyuk V., Tarasiuk I., Ehrenberg H. Crystal and electronic structure of Li9Al4Sn5. XIII International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2016, 85.

62. Milashius V., Pavlyuk V., Dmytriv G., Ehrenberg H. New hexagonal structure type of LiBC3. XVІ наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2017”, Львів, 2017, H20.

63. Dmytriv G., Pavlyuk V., Ehrenberg H. Perespective method for receiving of nanostructured Zn-Al alloys. EUROMAT 2017, Thessaloniki (Greece), 2017, A7-I-P-TUE-P1-3.

64. Dmytriv G., Pavlyuk V., Ehrenberg H. Peculiarities of quasisection Li(Zn1-zInz) with Zintl phases. XX Українська конференція з неорганічної хімії за участю закордонних учених, Дніпро, 2018, 93.

65. Dmytriv G., Pavlyuk V. Peculiarities of the interaction of d-metals with lithium and p-metals and semimetals. XIV International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, 2019, 39.

66. Dmytriv G., Pavlyuk V., Ehrenberg H. Peculiarities of solid solutions with NaTl-type structure in Li-Zn-X (X = Al,Ga,In) systems. 32nd European Crystallographic Meeting, Vienna (Austria), 2019, 410.

67. Зайцева К.В., Дмитрів Г.С. Кристалічна структура сполук Li2CuGa та LiCu2Ga. XVIII наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2021”, Львів, 2021, Н33.

Файли

Схожі дисертації