A NEW VIEW ON HETEROVALENT ISOMORPHIC SUBSTITUTION OF Zr4+ IN Na3Zr2Si2PO12 BY TRIVALENT ELEMENTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The partial substitution of Zr4+ in siliconposphate Na3Zr2Si2PO12 by a trivalent element has been investigated in this work. On the example of Fe3+-substituted NASICON it is shown that the formed complex does not correspond to the generally accepted formula Na3+y M(III)yZr2-y Si2PO12, in which electroneutrality of the obtained composition is achieved by charge compensation by additional Na+ ions. The formation of Na3M(III)yZr2-y Si2-y P1+y O12 complexes was established on the basis of X-ray phase analysis, scanning electron microscopy and refinement of crystal lattice parameters by the Rietveld method. The precursor composition Na3+y M(III)yZr2-y Si2PO12 is excessive in Na and Si for the Fe-substituted complex. Elements that are superstoichiometric for the new crystal lattice are partially incorporated into the main NASICON phase, increasing the parameters of the unit cell, and partially participate in the formation of additional phases: amorphous or crystalline. The amorphous phase is formed at grain boundaries of low dopant compositions. Impurity crystalline phases are formed in high dopant compositions.

About the authors

D. N Grishchenko

Institute of Chemistry, Far East Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Vladivostok, Russia

M. A Medkov

Institute of Chemistry, Far East Branch of the Russian Academy of Sciences

Vladivostok, Russia

References

  1. Ahmad H., Kubra K.T., Butt A. et al. // J. Power Sources. 2023. V. 581. Р. 233518. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233518
  2. Lu Y., Li L., Zhang Q. et al. // Joule. 2018. V. 2. № 9. P. 1747. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.07.028
  3. Wang Y., Song S., Xu C. et al. // Nano Mater. Sci. 2019. V. 1. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2019.02.007
  4. Singh M.D., Kaur G., Sharma S. et al. // J. Energy Storage. 2021. V. 41. P. 102984. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102984
  5. Li X., Hu E., Wang F. et al. // J. Mater. Chem. A. 2024. V. 12. № 8. P. 4796. https://doi.org/10.1039/D3TA05182J
  6. Zhong C., Deng Y., Hu W. et al. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 7484. https://doi.org/10.1039/c5cs00303b
  7. Fergus J.-W. // Solid State Ionics. 2012. V. 227. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2012.09.019
  8. Jolley A.G., Taylor D.D., Schreiber N.J., Eric D. // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. № 9. P. 2902. https://doi.org/10.1111/jace.13692
  9. Jolley A.G., Cohn G., Hitz G.T., Wachsman E.D. // Ionics. 2015. V. 21. P. 3031. https://doi.org/10.1007/s11581-015-1498-8
  10. Chen D., Luo F., Zhou W., Zhu D. // J. Alloys Compd. 2018. V. 757. P. 348. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.116
  11. Zhang Z., Zhang Q., Shi J. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. V. 7. P. 1601196. https://doi.org/10.1002/aenm.201601196
  12. Zhang Q., Liang F., Qu T. et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 423. Р. 012122. https://doi.org/10.1088/1757-899X/423/1/012122
  13. Ma Q., Guin M., Naqash S. et al. // Chem. Mater. 2016. V. 28 Р. 4821. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02059
  14. Khakpour Z. // Electrochim. Acta. 2016. V. 196. Р. 337. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.02.199
  15. Ruan Y., Song S., Liu J. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 10. P. 7810. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.03.095
  16. Fuentes R.O., Figueiredo F.M., Marques F.M.B., Franco J.I. // Solid State Ionics. 2001. V. 140. № 1–2. Р. 173. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(01)00701-9
  17. Samiee M., Radhakrishnan B., Rice Z. et al. // J. Power Sources. 2017. V. 347. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.02.042
  18. Yadav P., Bhatnagar M.C. // J. Electroceram. 2013. V. 30. P. 145. https://doi.org/10.1007/s10832-012-9776-6
  19. Xie B., Jiang D., Wu J. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2016. V. 88. P. 104. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.10.003
  20. Rao Y.B., Bharathi K.K., Patro L.N. // Solid State Ionics. 2021. V. 366-367. P. 115671. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2021.115671
  21. Грищенко Д.Н., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 8. С. 1042. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600366
  22. Squattrito P.J., Rudolf P.R., Jorgensen J.D. et al. // Solid State Ionics. 1988. V. 31. Р. 31.
  23. Subramanian M.A., Rudolf P.R., Clearfield A. // J. Solid State Chem. 1985. V. 60. Р. 172.
  24. Grishchenko D.N., Medkov M.A. // Theor. Found. Chem. Eng. 2024. V. 58. № 2. P. 261. https://doi.org/10.1134/S0040579524700428
  25. Oh J.A.S., He L., Plewa A. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 40125. https://doi.org/10.1021/acsami.9b14986
  26. Wang H., Zhao G., Wang S. et al. // Nanoscale. 2022. V. 14 № 3. P. 823. https://doi.org/10.1039/d1nr06959d

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».