Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2022, выпуск 8 » Статья стр. 993
<<<>>>
Ab initio исследование NaMFe(MoO4)3 (M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn): электронная структура, диффузия натрия и потенциалы
DOI: 10.21883/FTT.2022.08.52695.371
РНФ, Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами», 18-12-00395
Сердцев А.В. 1, Медведева Н.И. 1
1Институт химии твердого тела Уральского oтделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: a.v.serdtsev@yandex.ru, medvedeva@ihim.uran.ru
Поступила в редакцию: 4 мая 2022 г.
В окончательной редакции: 11 мая 2022 г.
Принята к печати: 12 мая 2022 г.
Выставление онлайн: 6 июня 2022 г.
PDF версия
Исследована электронная структура молибдатов NaMFe(MoO4)3 (M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn) изоструктурных α-NaFe2(MoO4)3 или β-NaFe2(MoO4)3. С учетом электронной корреляции в модели Хаббарда показано, что эти соединения являются полупроводниками с шириной запрещенной зоны от 1.2 до 2.6 eV. Установлены пути диффузии натрия в структурах α-NaFe2(MoO4)3 и β-NaFe2(MoO4)3, показано, что в соединениях со структурой β-NaFe2(MoO4)3 энергетический барьер почти в два раза ниже. Моделирование экстракции натрия показало, что эти молибдаты должны иметь высокий потенциал от 3 до 5 V и небольшие изменения объема и энтальпии образования в зависимости от содержания натрия. Согласно полученным результатам, низкосимметричные молибдаты NaMFe(MoO4)3 (M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn) обладают диффузионными свойствами и катодным напряжением, сходными с соединениями структурного типа NASICON, и также могут быть перспективными материалами для натрий-ионных аккумуляторов. Ключевые слова: DFT-расчеты, плотность состояний, молибдаты, диффузия натрия, экстракция натрия.
  1. L. Chen, M. Fiore, J.E. Wang, R. Ruffo, D.-K. Kim, G. Longoni. Adv. Sustain. Syst. 2, 3, 1700153 (2018)
  2. C. Fang, Y. Huang, W. Zhang, J. Han, Z. Deng, Y. Cao, H. Yang. Adv. Energy Mater. 6, 5, 1501727 (2016)
  3. I. Hasa, S. Mariyappan, D. Saurel, P. Adelhelm, A.Y. Koposov, C. Masquelier, L. Croguennec, M. Casas-Cabanas. J. Power Sources 482, 228872 (2021)
  4. X. Wang, S. Roy, Q. Shi, Y. Li, Y. Zhao, J. Zhang. J. Mater. Chem. A 9, 4, 1938 (2021)
  5. Q. Wang, S. Mariyappan, J. Vergnet, A.M. Abakumov, G. Rousse, F. Rabuel, M. Chakir, J. Tarascon. Adv. Energy Mater. 9, 36, 1901785 (2019)
  6. L. Liu, X. Li, S.-H. Bo, Y. Wang, H. Chen, N. Twu, D. Wu, G. Ceder. Adv. Energy Mater. 5, 22, 1500944 (2015)
  7. N. Yabuuchi, R. Hara, K. Kubota, J. Paulsen, S. Kumakura, S. Komaba. J. Mater. Chem. A 2, 40, 16851 (2014)
  8. J. Xiao, F. Zhang, K. Tang, X. Li, D. Wang, Y. Wang, H. Liu, M. Wu, G. Wang. ACS Cent. Sci. 5, 12, 1937 (2019)
  9. C. Henriksen, J.K. Mathiesen, Y.-M. Chiang, K.M.O. Jensen, D.B. Ravnsb k. ACS Appl. Energy Mater. 2, 11, 8060 (2019)
  10. S. Jeong, B.H. Kim, Y.D. Park, C.Y. Lee, J. Mun, A. Tron. J. Alloys Compd. 784, 720 (2019)
  11. Y. Fang, Q. Liu, L. Xiao, X. Ai, H. Yang, Y. Cao. ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 32, 17977 (2015)
  12. M. Sonni, M.F. Zid, C. Issaoui. J. Solid State Chem. 272, 244 (2019)
  13. P. Barpanda, G. Oyama, S.I. Nishimura, S.-C.C. Chung, A. Yamada. Nature Commun. 5, 1, 4358 (2014)
  14. D. Dwibedi, R.B. Araujo, S. Chakraborty, P.P. Shanbogh, N.G. Sundaram, R. Ahuja, P. Barpanda. J. Mater. Chem. A. 3, 36, 18564 (2015)
  15. D. Dwibedi, R. Gond, A. Dayamani, R.B. Araujo, S. Chakraborty, R. Ahuja, P. Barpanda. Dalt. Trans. 46, 1, 55 (2017)
  16. Z. Jian, Y.-S. Hu, X. Ji, W. Chen. Adv. Mater. 29, 20, 1601925 (2017)
  17. M. Mhiri, A. Badri, M. Ben Amara. Acta Crystallogr. Sect. E Crystallogr. Commun. 72, 6, 864 (2016)
  18. M. Mhiri, A. Badri, M.L. Lopez, C. Pico, M. Ben Amara. Ionics (Kiel) 21, 9, 2511 (2015)
  19. M. Mhiri, A. Badri, M.L. Lopez, M. Ben Amara. J. Tunis. Chem. Soc. 11, 05, 158 (2017)
  20. E. Muessig, K.G. Bramnik, H. Ehrenberg. Acta Crystallogr. Sect. B 59, 5, 611 (2003)
  21. N. Yabuuchi, H. Yoshida, S. Komaba. Electrochem. 80, 10, 716 (2012)
  22. H. Yoshida, N. Yabuuchi, S. Komaba. Electrochem. Commun. 34, 60 (2013)
  23. D. Kim, E. Lee, M. Slater, W. Lu, S. Rood, C.S. Johnson. Electrochem. Commun. 18, 1, 66 (2012)
  24. H. Kim, R.A. Shakoor, C. Park, S.Y. Lim, J.-S. Kim, Y.N. Jo, W. Cho, K. Miyasaka, R. Kahraman, Y. Jung, J.W. Choi. Adv. Funct. Mater. 23, 9, 1147 (2013)
  25. B.L. Ellis, W.R.M. Makahnouk, W.N. Rowan-Weetaluktuk, D.H. Ryan, L.F. Nazar. Chem. Mater. 22, 3, 1059 (2010)
  26. S.-M. Oh, S.-T. Myung, J. Hassoun, B. Scrosati, Y.-K. Sun. Electrochem. Сommun. 22, 1, 149 (2012)
  27. J. Kim, D.H. Seo, H. Kim, I. Park, J.K. Yoo, S.K. Jung, Y.U. Park, W.A. Goddard, K. Kang. Energy Environ. Sci. 8, 2, 540 (2015)
  28. C. Masquelier, C. Wurm, J. Rodri guez-Carvajal, J. Gaubicher, L. Nazar. Chem. Mater. 12, 2, 525 (2000)
  29. K. Shiva, P. Singh, W. Zhou, J.B. Goodenough. Energy Environ. Sci. 9, 10, 3103 (2016)
  30. K. Trad, D. Carlier, L. Croguennec, A. Wattiaux, M. Ben Amara, C. Delmas. Chem. Mater. 22, 19, 5554 (2010)
  31. J. Gao, W. Huang, S. Qin, X. Wu. J. Solid State Chem. 247, 11, 2016, 156 (2017)
  32. K. Walczak, A. Kulka, J. Molenda. Solid State Sci. 87, 21 (2019)
  33. A.V. Serdtsev, N.I. Medvedeva. J. Alloys Compd. 2, 151667 (2019)
  34. A.V. Serdtsev, S.F. Solodovnikov, N.I. Medvedeva. Mater. Today Commun. 22, 10, 100825 (2020)
  35. S.Y. Lim, H. Kim, R.A. Shakoor, Y. Jung, J.W. Choi. J. Electrochem. Soc. 159, 9, A1393 (2012)
  36. G. Ceder, Y.M. Chiang, D.R. Sadoway, M.K. Aydinol, Y.I. Jang, B. Huang. Nature 392, 6677, 694 (1998)
  37. Y.S. Meng, M.E. Arroyo-De Dompablo. Energy Environ. Sci. 2, 6, 589 (2009)
  38. S.P. Ong, V.L. Chevrier, G. Hautier, A. Jain, C.J. Moore, S. Kim, X. Ma, G. Ceder. Energy Environ. Sci. 4, 9, 3680 (2011)
  39. M. Nakayama, S. Yamada, R. Jalem, T. Kasuga. Solid State Ionics 286, 40 (2016)
  40. B. Xu, S. Meng. J. Power Sources 195, 15, 4971 (2010)
  41. M. Aryanpour, L. Miara, Y.-G. Ryu. J. Electrochem. Soc. 162, 4, A511 (2015)
  42. R.J. Clement, D.S. Middlemiss, I.D. Seymour, A.J. Ilott, C.P. Grey. Chem. Mater. 28, 22, 8228 (2016)
  43. R.B. Araujo, S. Chakraborty, P. Barpanda, R. Ahuja. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 14, 9658 (2016)
  44. A.V. Serdtsev, N.I. Medvedeva. J. Comput. Chem. 43, 14, 953 (2022)
  45. G. Kresse, J. Hafner. Phys. Rev. B 49, 20, 14251 (1994)
  46. G. Kresse, J. Furthmuler. Comput. Mater. Sci. 6, 1, 15 (1996)
  47. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 18, 3865 (1996)
  48. P.E. Blochl. Phys. Rev. B 50, 24, 17953 (1994)
  49. H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B 13, 12, 5188 (1976)
  50. P.E. Blochl, O. Jepsen, O.K. Andersen. Phys. Rev. B 49, 23, 16223 (1994)
  51. H.M. Petrilli, P.E. Blochl, P. Blaha, K. Schwarz. Phys. Rev. B 57, 23, 14690 (1998)
  52. H. Jonsson, G. Mills, K.W. Jacobsen. In: Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations / Eds B.J. Berne, G. Ciccotti, D.F. Coker. Word Scientific, Singapore (1998). P. 385
  53. M.K. Aydinol, A.F. Kohan, G. Ceder, K. Cho, J. Joannopoulos. Phys. Rev. B 56, 3, 1354 (1997)
  54. E.B. Linscott, D.J. Cole, M.C. Payne, D.D. O'Regan. Phys. Rev. B 98, 23, 235157 (2018)
  55. A.V. Serdtsev, I. Kotova, N.I. Medvedeva. Ionics 27, 8, 3383 (2021).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme