窒化リチウム CAS 26134-62-3

窒化リチウム他の無機リチウム塩よりも高い導電性を有する高速イオン伝導体です。多くの研究が、電池の固体電極および正極材料としての窒化リチウムの応用に焦点を当ててきた。
一連のリチウム高速イオン伝導体は、窒化リチウムに基づいて調製されました。それらの相組成を分析および特定し、イオン伝導率、分解電圧、伝導率などの電気化学的特性を研究し、これらの材料を使用して実験用電池を組み立てて放電テストを行います。

研究により、窒化リチウムベースの二元系（Li3N LiCl）は、2.5Vを超える分解電圧と25度で1.3×10-5 S cm-1の導電率を有するLi9N2Cl3化合物を形成したことが示されています。高速イオン伝導体材料として、高い分解電圧、低い電子伝導性、高いイオン伝導性、および良好な化学的安定性を備えている必要があります。リチウムの高速イオン伝導体の多くは上記の特性を備えており、高性能全固体電池の製造に使用でき、電卓、カメラのフラッシュ、電子時計など、ますます多くの電子機器や製品の電源として使用されています。さらに、リチウムイオン伝導体は特殊なイオンデバイスの製造にも使用できます。

かつて人々は、リチウム高速イオン伝導体材料を使用して大規模なエネルギー貯蔵（電気）杭を構築することを想像しました。大都市の夜間の電力消費量が少ないピーク時間帯には余剰電力をエネルギー貯蔵所に充電し、電力消費量のピーク時間帯には電力網に電力を供給し続けることができる。リチウム高速イオン伝導体には幅広い応用の可能性があるため、大きな関心を集めており、より優れたリチウム高速イオン伝導体を見つけるために広範囲かつ詳細な研究が行われてきました。-

Li3N の分解電圧はわずか 0.44V (25 度) であり、実用化には限界があります。したがって、Li3N ベースの二元および三元イオン伝導体材料を修正および合成する必要があります。 １つの改善方法は、粉砕したＬｉ３Ｎ粉末を適量の無水ＬｉＣｌ粉末（２：３モル比）と均一に混合し、錠剤を打錠機でプレスし、ニッケルボートに装填し、合成装置に置き、保護雰囲気として窒素を使用し、６００度（９０分間）に加熱し、灰白色のＬｉ９Ｎ２Ｃｌ３固体粉末を得る。電気化学実験の研究から、Li3N に LiCl を添加して調製した Li9N2Cl3 化合物の分解電圧は 0.4V から 2.5V 以上に増加することがわかりました。

固体電解質として使用されるほか、窒化リチウムは、六方晶窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素に変換するための有効な触媒でもあります。
1987年、日本の学者らは超高圧高温条件下での種結晶法を用いて、Siをドープして粒径2mmの不規則な形状のN-型cBN単結晶を得た。次に、二次高圧下で結晶表面にBeをドープしたP-型cBN単結晶を成長させ、最終的に切断と研削によって均一なcBN P-N接合を得た。中国でも同様の合成実験があり、国産6面トッププレス機DS-029Bを用いて行われた。

高圧合成 cBN サンプルの形状に対する触媒/添加剤の影響を調査するため、実験では初期原料として純度 99% の hBN、触媒として自社製造の窒化リチウム Li3N と水素化リチウム LiH、添加剤として市販の純度 99% アミノリチウム LiNH2 を使用しました。-実験の前に、六方晶窒化ホウ素（hBN）を真空条件下で100度で12時間乾燥させ、原材料から吸着した水分とガスを除去しました。次に、初期 hBN に LiH、Li3N、LiH+Li3N、LiH+LiNH2、Li3N+LiNH2 を一定の割合で均一に混合し、直径 15.3mm、高さ 6mm の円柱状にプレス成形しました。

実験で使用した合成圧力は4.0～6.0 GPa、温度は1400～1900度、保持時間は10～20分です。実験後、ゆっくりと圧力を解放し、サンプルを取り出して酸およびアルカリ処理し、すすぎ、濾過してcBN結晶を取得します。

上記の実験に加えて、従来の相転移法に基づいて、触媒としての窒化リチウム、原料としての六方晶窒化ホウ素の使用、およびさまざまな添加剤の添加を検討して、立方晶窒化ホウ素を合成しました。 X- 線回折技術、ラマン回折技術、その他の技術を使用して実験生成物を分析および特性評価することにより、添加剤が異なればシステムに異なる影響を与えると結論付けることができます。

窒化リチウムおよび六方晶窒化ホウ素系からの立方晶窒化ホウ素の合成に対するフッ化アンモニアの影響を分析しました。 X- 線回折技術を使用して合成された生成物を分析したところ、フッ化アンモニアは触媒の窒化リチウムを消費しますが、追加の生成物であるアンモニアガスも生成し、これにより合成実験の圧力を下げることができることがわかりました。窒化リチウムおよび六方晶窒化ホウ素系からの立方晶窒化ホウ素の合成に対する水素化リチウムの影響を分析するため、X-線回折およびラマン回折技術を使用して合成された生成物を分析しました。

水素化リチウムが六方晶窒化ホウ素と反応して、触媒性窒化リチウム、アンモニアガス、および元素状ホウ素原子を生成することが判明した。ホウ素原子は結晶の色を黒くし、(111) 面に沿った結晶の成長を阻害する効果があります。合成結果に対する触媒集合の影響は次のように議論できます。立方晶窒化ホウ素の形成プロセスには、まず高温高圧下で隣接する六方晶窒化ホウ素への触媒の拡散反応が含まれ、その結果何らかの中間化合物が形成されると考えられます。

後者は残りの六方晶窒化ホウ素を溶解し、溶媒溶融物になる可能性があります。温度と圧力が立方晶窒化ホウ素の安定領域に入ると、溶融物中の溶解窒素ホウ素イオンは個別に存在するか、何らかのグループの形で存在する可能性が高くなります。過飽和に達する濃度により、立方晶窒化ホウ素の構造に従って結晶化および沈殿します。これらのイオンまたはイオン群が溶媒溶融物を通じて継続的に拡散し、析出した立方晶窒化ホウ素結晶上に堆積するため、プロセスが停止するまで結晶は成長し続けます。

有機発光デバイス (OLED) は固体のアクティブ発光特性を備えています。-
視野角が広く、応答速度が速いため（<1 μ s), wide operating temperature range (-45 ℃~+85 ℃), ability to be fabricated on flexible substrates, and low unit power consumption, it is regarded as one of the mainstream display and lighting technologies of the next generation in the industry. The application of various new organic semiconductor materials and new organic device structures has made significant progress in OLED performance and industrialization.

OLED の電子輸送材料の最低空軌道 (LUMO) エネルギー準位は約 3eV であるため、対応する有機 n- ドーパント材料を見つけるのは難しく、たとえ見つかったとしても、空気中では不安定であることがよくあります。したがって、材料の合成およびデバイスの製造中に、それらを保護ガス中に置く必要があります。したがって、無機ドーパント材料は、OLEDのn-型ドーピングに適用される金属リチウムや金属セシウムなどの有機半導体材料のn-型ドーピングによく使用されます。その後、一部の Li および Cs 化合物材料も n- 型ドーパントとして使用されます。しかし、有機半導体材料における n- 型ドーピングの開発は、p- 型ドーピングの開発に比べて依然として遅れています。したがって、n型ドーピングの効果を改善するための新しいn型ドーパント材料の探索は非常に急務である。