XAFS Tekniği ile İkame Edilmiş Hafif Atomların Yer Tespiti

Yıl 2019, Cilt: 2 Sayı: 1, 1 - 5, 30.12.2019

Osman Murat Özkendir

Öz

Bu
çalışmada, inaktif katod olarak bilinen Li₂MnO₃ malzemesi
içindeki mangan atomlarının koordinasyonlarına bor atomlarının ikamesi
sürecinde bor atomlarının varlığı ve yer tespiti üzerine çalışılmıştır. Li-iyon
katod malzemesinin bor ikameli kristal ve elektronik özellikleri, "Li₂Mn_l-xB_xO₃"
genel formülü için x-ışını teknikleriyle (XRD ve XAFS) incelenmiştir; burada x=
0.00 ve 0.10 dur. Toz kırınım analizi, ana katod malzemesi olan Li₂MnO₃'ün
monoklinik yapıda oluştuğunu ortaya koymuştur. Ana katod malzemesine %10 bor
ikamesiyle üretilen örnekte, bor atomların yapıyı, Li₂MnO₃-LiBO₂-LiMn₂O₄
kristallerinin varlığında polikristal bir malzeme haline geldiği
belirlenmiştir. Bu etkilere sebep olan bor atomlarının, malzeme içinde
düşünüldüğü gibi mangan atom koordinasyonlarına oturup oturmadığının tespiti
için, "k" ağırlığı hesabı uygulanmış ve bor atomlarının mangan atomu
noktalarında yerelleşerek, elektrokimyasal özellikleriyle bilinen xLi₂MnO₃•(1-x)LiMn₂O₄
genel formül ile benzer bir yapıya dönüştüğü görülmüştür

Anahtar Kelimeler

Elektronik malzemeler, Kristal yapı, Oksitler, XAFS

Kaynakça

• [1] Jarvis K.A., Deng Z., Allard L.F., Manthiram A., Ferreira P. J. Atomic structure of a lithium-rich layered oxide material for lithium-ion batteries: evidence of a solid solution. Chem. Mater. 2011; 23 (16):3614-3621.
• [2] Zhao H., Wang J., Wang G., Liu S., Tan M., Liu X., Komarneni S. Facile synthesis of orthorhombic LiMnO2 nanorods by in-situ carbothermal reduction: Promising cathode material for Li ion batteries, Ceramics International 2017; 43 (13): 10585-10589.
• [3] Davidson I.J., McMillan R.S., Murray J.J., Greedan J.E. Lithium-ion cell based on orthorhombic LiMnO2. Journal of Power Sources 1995; 54: 232-235.
• [4] Wang F., Xiao S., Li M., Wang X., Zhu Y., Wu Y., Shirakawa A., Peng J. A nanocomposite of Li2MnO3 coated by FePO4 as cathode material for lithium ion batteries, J. Power Sources 2015; 287: 416-421.
• [5] Stohr J., NEXAFS Spectroscopy. New York: Springer-Verlag; 1992
• [6] Prins R., Koningsberger D. C. X-Ray absorption: Principles, Applications and Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES edited by Cramer S.P. New York: Wiley-Interscience; 1988.
• [7] Ravel B. ATOMS: crystallography for the X-ray absorption spectroscopist. J. Synchrotron Radiat. 2001; 8(2): 314-316.
• [8] Ankudinov A. L., Ravel B., Rehr J. J., Conradson S. D. Relativistic calculations of spin-dependent x-ray-absorption spectra. Phys. Rev. B 1997; 56: R1712.