Einlagerungsverbindung von Chalkogeniden Yoolim Kim 06.07.10

Gliederung Einleitung Interkalation von Chalkogenidverbindungen Definition: Interkalation Motivation Interkalation von Chalkogenidverbindungen Zusammenfassung Literatur

1. Einleitung 1.1 Definition: Interkalation? Die Einlagerung von Molekülen, Ionen in chemischen Schichtverbindungen.

1. Einleitung 1.2 Motivation Topotaktische Reaktion Wichtige Eigenschaften der Interkaltionsreaktion Topotaktische Reaktion → neu stabile und metastabile Verbindungen mit modifizierten physikalischen Eingenschaften → Die technische Umseztung der Ergebnisse im Gebiet der Elektonen-/Ionenleiter. Ionentransportmechanismen → Bsp.für gemischte Ionen-und Elektronenleiter → Der Einlagerungsprozeß entweder auf chem. oder eleltrochem. Wege → Anwendung: eine Li-Batterie (eine Akkumulationsbatterie) Anisotrope Bindungsverhalten → Der zweidimensionale charakter → Die Schichten in den Verbindungen leicht verschiebbar → Anwendung : Schmiermittel

1. Einleitung 1.3 Bsp. für Interkalierbare Schichtverbindungen Basistext chemie, Anorganische Materialien, Mark T.Weller Schichtverbindung(Wirtsgitter) Schichttyp Graphit, Oxychloride, ÜM-Disulfide, Kaolinit Ohne Ladung LiCoO₂, Tonminerale,Titanate und Niobate, Zirconiumhydrogenphosphat Negativ geladene Schichten Hydrotalcite,Brucit Positiv geladene Schichten

1. Einleitung 1.4 Schichtverbindungen (Wirtsgitter) Man unterscheidet Wirtsgitter: Wirtsgitter, die Nichtleiter sind ,deren effektive Ladung bei Einlagerungsreaktion konstant bleibt. Elektronisch leitende Wirtsgitter, deren effektive Ladung sich duch Einlagerung verändern lässt.

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.1 Chalkogenide Schichtverbindungen(MX₂) Oktaederisch Trogonal-prismatisch D.F.Shriver, P.W.Atkins C.H.Langford, Andorganische Chemie

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.1 Chalkogenide Schichtverbindungen(MX₂) Oktaedrisch M(Ü.metalle) =Ta,Ti,Zr,Hf ∙∙∙ X(Chalkogenide) =S,Se,Te Trigonal prismatisch M(Ü.Metalle) =Mo,W,Nb X(Chalkogenide) =S,Se

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.2 Stapelung der Schichten Oktaderisch Trigonal prismatisch Physica 99 B (1980) 3-11 ,Structural Chemistry of layered materials and their intercalates

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.2 Stapelung der Schichten -Polytypen (nach Ramsdellsch’e Nomenklatur) L.S.Ramsdell, Am.Mineralogist 32 (1947)64 Physica 99B (1980)3-11,Structural chemistry of layered materials and their intercalates

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.3 Bändermodell

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.4 Bändermodell von Metalldichalkogeniden Allgemein Oktaedrisch Trigonal-prismatisch D.F.Shriver,P.W.Atkins,C.H.Langford, Anorganische Chemie

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.5 Gäste Moleküle Metall-Ionen Sovatisierte Ionen (OH- ) molekulare Ionen (NH₃,H₂O) Basistext chemie, Anorganische Materialien, Mark T.Weller Intercalation Chemistry,Electron/Ion Transfer Reactions

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.6 Elektronentransferschema Progress in Intercalation Research,W.Müller-Warmuth and R.Schöllhorn Ein reversibler Elektronenaustausch auf einem geeigneten Energieniveau der elektronischen Bänderstruktur des Wirtes

2. Interkalation von Chalkogenidverbindungen 2.7 Interkalierte Chalkogenidverbindungen Bsp. LiTiS₂ Eine oktaderische Struktur - Synthese über die elektrochemische Methode Anode: Li → Li† + e Kathode: TiS₂ + Li† +e → LiTiS₂ - Anwendung: Batterie

3. Zusammenfassung Interkalation Eine Einlagerungsreaktion von Gästen in die Schichtverbindung Chalkogenidschichtverbindung(Wirtsgitter,MX₂) BSp. TaS₂(Oktaedrische Struktur, Leiter), MoS2(Trigonal-prismatische, Halbleiter) Gäste Moleküle Alkalimetalle, Amine und elektronenreiche Übergangsmetall-Komplexe Interkalierte Chalkogenidverbindung Bsp. LiTiS₂ (Batterie)

Vielen Dank für die Aufmersamkeit!

4. Literaturen Basistext chemie AC Materialien, Mark T. Weller Progress in Intercalation Resarch, W.Müller.Warmath,R-Schöllhorn D.F.Shriver,P.W.Atkins,C.H.Langfortd, AC Antohny R.West, Solid State chemistry and its Applications J.Heck,W.kaim, M.Weidenbruch, AC, D.F.shriver,P.w.Atkins,C.H.Langford Understanding Batteries,R.M.Dell and D.A.J.Rand Structural chemistry of layered materials and their intercalates,Jean Rouxel Electron/Ion-Transfer reactions of solids with different lattice dimensionality, R.Schöllhorn The Lithium intercalates of ther tranition metal dichalcogenides, M.Stanley Whittingham and Fred R.Gamble Jr Solid State chemistry compounds,A.K.cheetham and Peter Day