Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність
Complex phosphates of alkali and polyvalent metals due to variety of their structural types, compositions and properties are promising materials for various functional purposes, including components of sodium-ion batteries. It is known that the chemical composition and forms (single crystals, cerami...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/774 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543968807878656 |
|---|---|
| author | Strutynska, N. Yu. Titov, Y. A. Kuzmin, R. M. Petrenko, O. V. Slobodyanik, M. S. |
| author_facet | Strutynska, N. Yu. Titov, Y. A. Kuzmin, R. M. Petrenko, O. V. Slobodyanik, M. S. |
| author_sort | Strutynska, N. Yu. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T08:55:27Z |
| description | Complex phosphates of alkali and polyvalent metals due to variety of their structural types, compositions and properties are promising materials for various functional purposes, including components of sodium-ion batteries. It is known that the chemical composition and forms (single crystals, ceramics, nanoparticles) of materials have a significant influence on their properties. The aim of the work was the synthesis of various forms (single crystals or glass ceramics) of mixed-anion phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7, that is a promising cathode material, and investigation of the effect of the phosphate form on its ion-conducting properties. In this work, for the first time the synthesis of Na4Ni3(PO4)2P2O7 in glass ceramic form was carried out by melting method at the molar ratio Na2O : NiO : P2O5 = 2 : 3 : 2. Mixed anionic phosphate was also obtained in single crystal form by the crystallization of a high-temperature self-flux of Na2O-NiO-P2O5 system at molar ratios Na2O/P2O5 = 1.2 and Ni/P = 0.2. According to X-ray powder diffraction data the synthesized Na4Ni3(PO4)2P2O7 belongs to the orthorhombic system (space group Pn21a), and the calculated cell parameters are close to the corresponding data from the literature. The FTIR spectroscopy results confirm the presence of two types of anions (РО4 and Р2О7) in the synthesized phosphates. The investigation of the ionic conductivity of the synthesized single crystals and glass ceramic forms by the impedance spectroscopy method revealed that the single crystal and glass ceramic forms of phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7 are characterized by close specific conductivity values at the temperature of 400 K, but the value of the activation energy for the glass ceramic sample is two times smaller. In the case of pressed glass ceramics, the characteristics of phosphate deteriorate significantly. In the future, the results obtained can be used in the preparation of materials for sodium-ion batteries based on Na4Ni3(PO4)2P2O7 glass ceramics with improved ion-conducting characteristics. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:39Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-774 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-09-24T17:46:01Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7742025-06-19T08:55:27Z Influence of phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7 form on its ionic conductivity Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність Strutynska, N. Yu. Titov, Y. A. Kuzmin, R. M. Petrenko, O. V. Slobodyanik, M. S. Complex phosphates of alkali and polyvalent metals due to variety of their structural types, compositions and properties are promising materials for various functional purposes, including components of sodium-ion batteries. It is known that the chemical composition and forms (single crystals, ceramics, nanoparticles) of materials have a significant influence on their properties. The aim of the work was the synthesis of various forms (single crystals or glass ceramics) of mixed-anion phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7, that is a promising cathode material, and investigation of the effect of the phosphate form on its ion-conducting properties. In this work, for the first time the synthesis of Na4Ni3(PO4)2P2O7 in glass ceramic form was carried out by melting method at the molar ratio Na2O : NiO : P2O5 = 2 : 3 : 2. Mixed anionic phosphate was also obtained in single crystal form by the crystallization of a high-temperature self-flux of Na2O-NiO-P2O5 system at molar ratios Na2O/P2O5 = 1.2 and Ni/P = 0.2. According to X-ray powder diffraction data the synthesized Na4Ni3(PO4)2P2O7 belongs to the orthorhombic system (space group Pn21a), and the calculated cell parameters are close to the corresponding data from the literature. The FTIR spectroscopy results confirm the presence of two types of anions (РО4 and Р2О7) in the synthesized phosphates. The investigation of the ionic conductivity of the synthesized single crystals and glass ceramic forms by the impedance spectroscopy method revealed that the single crystal and glass ceramic forms of phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7 are characterized by close specific conductivity values at the temperature of 400 K, but the value of the activation energy for the glass ceramic sample is two times smaller. In the case of pressed glass ceramics, the characteristics of phosphate deteriorate significantly. In the future, the results obtained can be used in the preparation of materials for sodium-ion batteries based on Na4Ni3(PO4)2P2O7 glass ceramics with improved ion-conducting characteristics. Складні фосфати лужних та полівалентних металів завдяки розмаїттю структурних типів, складів та властивостей є перспективними матеріалами різного функціонального призначення, у тому числі і компонентів натрій-іонних батарей. Відомо, що значний вплив на властивості мають хімічний склад та форма (монокристали, кераміки, наночастинки) матеріалу. Метою роботи було синтез різних форм (монокристали, склокераміка) змішаноаніонного фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7,що є перспективним катодним матеріалом, та вивчення впливу форми фосфату на іонпровідні властивості. У роботі вперше здійснено синтез склокераміки Na4Ni3(PO4)2P2O7 методом розплавного синтезу за мольних співвідношень Na2О : NiО : P2O5 = 2 : 3 : 2. Змішаноаніонний фосфат також був одержанийу формі монокристалів методом кристалізаціївисокотемпературного розчин-розплаву складу Na2О-NіО-P2O5 у розрізі мольних співвідношень Na2О/P2O5 = 1.3 та Nі/P = 0.2. За даними порошкової рентгенографії встановлено, що синтезований Na4Ni3(PO4)2P2O7 належить до орторомбічної сингонії (пр. гр. Pn21a), а розраховані параметри комірок близькі до відповідних даних з літератури. Результати ІЧ-спектроскопії підтверджують присутність двох типів аніонів (РО4 та Р2О7) у складі синтезованих фосфатів. Дослідження іонної провідності синтезованих монокристалів та склокераміки методом імпедансної спектроскопії виявило, що монокристалічна та склокерамічна форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 характеризуються близькими значеннями питомої провідності при температурі 400 K, однак значення енергії активації для склокерамічного зразка є удвічі меншою. У випадку пресованої склокераміки характеристики фосфату суттєво погіршуються. Одержані результати в подальшому можуть бути використані при одержанні матеріалів для натрій-іонних батарей на основі склокераміки Na4Ni3(PO4)2P2O7 з покращеними іонпровідними характеристиками. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/774 10.15407/hftp16.02.213 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 213-221 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 213-221 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 2 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 213-221 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/774/792 Copyright (c) 2025 N. Yu. Strutynska, Y. A. Titov, R. M. Kuzmin, O. V. Petrenko, M. S. Slobodyanik |
| spellingShingle | Strutynska, N. Yu. Titov, Y. A. Kuzmin, R. M. Petrenko, O. V. Slobodyanik, M. S. Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title | Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title_alt | Influence of phosphate Na4Ni3(PO4)2P2O7 form on its ionic conductivity |
| title_full | Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title_fullStr | Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title_full_unstemmed | Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title_short | Вплив форми фосфату Na4Ni3(PO4)2P2O7 на іонну провідність |
| title_sort | вплив форми фосфату na4ni3(po4)2p2o7 на іонну провідність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/774 |
| work_keys_str_mv | AT strutynskanyu influenceofphosphatena4ni3po42p2o7formonitsionicconductivity AT titovya influenceofphosphatena4ni3po42p2o7formonitsionicconductivity AT kuzminrm influenceofphosphatena4ni3po42p2o7formonitsionicconductivity AT petrenkoov influenceofphosphatena4ni3po42p2o7formonitsionicconductivity AT slobodyanikms influenceofphosphatena4ni3po42p2o7formonitsionicconductivity AT strutynskanyu vplivformifosfatuna4ni3po42p2o7naíonnuprovídnístʹ AT titovya vplivformifosfatuna4ni3po42p2o7naíonnuprovídnístʹ AT kuzminrm vplivformifosfatuna4ni3po42p2o7naíonnuprovídnístʹ AT petrenkoov vplivformifosfatuna4ni3po42p2o7naíonnuprovídnístʹ AT slobodyanikms vplivformifosfatuna4ni3po42p2o7naíonnuprovídnístʹ |