Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 157-163. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 157-163. Были отобраны шесть путей (Pathl, Path2, Path3, Path5, Pathll, Path12) с наиболее низкими барьерами, чтобы построить карту перемещения кислородного иона, соответствующую наименьшим энергетическим затратам (рис. 3). Каждый из шести переходов соответствует перемещению между атомами празеодима и молибдена. Система каналов, сформированная данными шестью переходами, представляет собой цепи вдоль оси с, которые располагаются внутри большого канала. Для диффузии иона кислорода по каналу внутри блоков из октаэдров MоО6, установленному в результате геометрико- топологического анализа, энергетические затраты для преодоления барьера должны быть не ниже 1,60 эВ, следовательно, перемещение внутри блоков энергетически более затруднено. Рис. 3. Пути диффузии O2 -ионов, энергетический барьер активации которых не превышает 1,40эВ, рассчитанные в результате DFT-моделирования для кристаллической структуры PrMo6O12 Результаты квантово-механического моделирования показывают, что диффузия ионов кислорода при комнатной температуре сильно затруднена, однако при повышенных температурах будут возможны перемещения О2--ионов вдоль параллельного оси с канала, в котором располагаются катионы Pr3+. Экспериментальные исследования проводимости для соединения PrMo 6 Oi 2 к настоящему времени не проводились. Электрическая проводимость соединения NdMo 6 Oi 2 при комнатной температуре составляет 0,45-10-3 См/м [5]. Однако в работе [5] не указан тип проводящей компоненты. Будущие более глубокие экспериментальные исследования данных материалов позволят установить характер проводимости. Выводы В рамках комплексного теоретического подхода, включающего GT-анализ, BVSE-метод, DFT- моделирование, проведено исследование путей диффузии иона кислорода в структурах соединений PrMo 6 O 12 и NdMo 6 O 12 , имеющих структуру типа голландита. Установлено, что миграция O^-ионов осуществляется по одномерной системе каналов, преимущественной является диффузия по переходам, располагающимся между атомами празеодима и молибдена. Энергетические барьеры переходов превышают 1,23 эВ, следовательно, кислород-ионная проводимость при комнатной температуре затруднена. Список источников 1. Deepening into the charge storage mechanisms and electrochemical performance o f TiO 2 hollandite for sodium-ion batteries / A. Duarte-Cardenas [et al.] // Electrochim. Acta. 2022. Ѵоі. 427. P. 140872. 2. Hollandite-type potassium titanium oxide with exceptionally stable cycling performance as a new cathode material for potassium-ion batteries / J. H. Jo [et al.] // Energy storage mater. 2022. ^ l . 54. P. 680-688. 3. Miura H. The crystal structure of hollandite // Mineral. J. 1986. Vоl. 13. P. 119-129. © Кабанова Н. А., 2023 161