无序盐酸氧化物结晶动力学与转化路径的可视化——热力学激活的凝胶合成
材料科学
2026-04-29 v1
摘要
溶胶-凝胶合成是一种湿法加工工艺，可在较低加工温度下相较于传统固态合成方法实现对组成、形貌和微观结构的控制。尽管溶胶-凝胶过程以混合的分子前体开头，但早期核化阶段的转化路径仍不充分理解。本研究通过多尺度表征工具研究了无序盐酸氧化物(DRX) Li1.2Mn0.4Ti0.4O2 (LMTO) 的化学与结构转化，这是一种适用于锂电池的正极材料。使用液态细胞的原位加热透射电子显微镜(TEM) 可在纳米尺度上可视化和识别结晶路径。虽然某些区域遵循通过热力学稳定中间体的多步骤转化，但另一些区域则表现为动力学捷径，即中间纳米晶溶解于局部无定形矩阵中，直接沉淀 DRX 结构。宏观 FTIR 证实了这种现象与凝胶前体中化学性质不同的微环境有关，过渡金属离子比锂离子更强地嵌入醋酸配位网络中。尽管原位加热 TEM 捕获了多样化的局部转化路径，但原位 SXRD 表明宏观转化主要通过自旋棱 LMTO 和锂钛酸中间体向 DRX-LMTO 转化。本研究阐明了溶胶制备 DRX-LMTO 材料中的时空化学与结构转化，呼吁对此类溶胶化学进行细调，以更有效地控制结晶路径并实现目标材料的均匀性。
引用
@article{arxiv.2604.24941,
title = {Visualizing Crystallization Dynamics and Transformation Pathways of Disordered Rocksalt Oxides During Thermally Activated Sol-Gel Synthesis},
author = {Diyi Cheng and Tim Kodalle and Anika T. Promi and Ansuman Halder and Raphael F. Moral and Madeline Grass and Venkata S. Avvaru and Haegyeom Kim and Carolin M. Sutter-Fella and Haimei Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.24941},
year = {2026}
}
备注
24 pages, 5 figures