The interplay between thermodynamics and kinetics in the solid-state synthesis of layered oxides

动力学 热力学平衡 热力学 亚稳态 平衡热力学 相(物质) 材料科学 结晶 化学 物理 有机化学 量子力学
作者
Matteo Bianchini,Jingyang Wang,Raphaële J. Clément,Bin Ouyang,Penghao Xiao,Daniil A. Kitchaev,Tan Shi,Yaqian Zhang,Yan Wang,Haegyeom Kim,Ming‐Jian Zhang,Jianming Bai,Feng Wang,Wenhao Sun,Gerbrand Ceder
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:19 (10): 1088-1095 被引量:173
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0688-6
摘要

In the synthesis of inorganic materials, reactions often yield non-equilibrium kinetic byproducts instead of the thermodynamic equilibrium phase. Understanding the competition between thermodynamics and kinetics is a fundamental step towards the rational synthesis of target materials. Here, we use in situ synchrotron X-ray diffraction to investigate the multistage crystallization pathways of the important two-layer (P2) sodium oxides Na0.67MO2 (M = Co, Mn). We observe a series of fast non-equilibrium phase transformations through metastable three-layer O3, O3′ and P3 phases before formation of the equilibrium two-layer P2 polymorph. We present a theoretical framework to rationalize the observed phase progression, demonstrating that even though P2 is the equilibrium phase, compositionally unconstrained reactions between powder precursors favour the formation of non-equilibrium three-layered intermediates. These insights can guide the choice of precursors and parameters employed in the solid-state synthesis of ceramic materials, and constitutes a step forward in unravelling the complex interplay between thermodynamics and kinetics during materials synthesis. Understanding the competition between thermodynamics and kinetics is crucial for the rational synthesis of inorganic materials. The synthesis of two-layer sodium metal oxides is investigated by in situ synchrotron XRD and a model is developed to rationalize why the observed phase progression proceeds through non-equilibrium three-layered intermediates.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
NJY完成签到,获得积分20
1秒前
大反应釜完成签到,获得积分10
1秒前
Hello应助香山叶正红采纳,获得10
2秒前
4秒前
4秒前
大妈完成签到,获得积分10
4秒前
8秒前
QY11发布了新的文献求助10
9秒前
爱听歌的大地完成签到 ,获得积分10
10秒前
Orange应助韭菜盒子采纳,获得10
10秒前
无花果应助周稅采纳,获得10
10秒前
11秒前
知性的真完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
玛珂巴巴珂完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
知性的真发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
清脆语海发布了新的文献求助10
16秒前
二丙发布了新的文献求助10
16秒前
咪吖完成签到 ,获得积分10
17秒前
雪白起眸发布了新的文献求助30
17秒前
17秒前
17秒前
18秒前
淡定亦凝完成签到,获得积分10
18秒前
小高同学发布了新的文献求助10
19秒前
小朋友完成签到,获得积分10
19秒前
不配.应助伊麦香城采纳,获得10
19秒前
淡定亦凝发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
24秒前
哇哈哈完成签到,获得积分10
27秒前
英姑应助NJY采纳,获得30
28秒前
28秒前
韭菜盒子发布了新的文献求助10
28秒前
赘婿应助雪白起眸采纳,获得10
28秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3136176
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2787079
关于积分的说明 7780454
捐赠科研通 2443217
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298964
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625294
版权声明 600870