锂石榴石组分抗水合稳定性的第一性原理计算
材料科学
2016-06-07 v1
摘要
开展了一系列密度泛函电子结构计算，以更好地理解控制 LinA3B2O12 锂石榴石相抗水合稳定性的晶体学因素。所研究的反应为 H2O + LinA3B2O12 = LiOH + HnA3B2O12。大多数组分对纯水稳定；大气中不稳定性的主要驱动力是氢氧化锂与 CO2 反应生成碳酸锂。计算所得抗水合阻力随配位 A 和 B 离子对氧原子贡献的 Pauling 键价而缩放。在未交换的锂石榴石中，此键价必须由锂平衡，因此水合稳定性与锂化学计量（n）也存在良好的整体关联：抗水合阻力按 Li8-石榴石 < Li7-石榴石 < Li6-石榴石 < Li5-石榴石 < Li3-石榴石的顺序增加。仅 Li3A3B2O12 石榴石具有足够正的质子交换能，以克服氢氧化锂分解为碳酸锂+水的分解能；预测 n=3 石榴石在大气条件下对水合稳定，与观测结果一致（Galven 等人, Chem. Mater. 2012 24, 3335-3345）。在给定锂离子化学计量下，具有较小离子半径的 A、B 离子的抗水合阻力更大。
引用
@article{arxiv.1606.01807,
title = {First-principles calculation of the stabilities of lithium garnet compositions against hydration},
author = {James R. Rustad},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.01807},
year = {2016}
}