tiếp cú cấu trỳc lớp và cấu trỳc rónh
Đisunfua của kim loại chuyển tiếp thuộc nhúm IV, V, VI cú cấu trỳc lớp và cú thể dựng làm tinh thể nền cho cỏc hợp chất xõm nhập. Vớ dụ TiS2 cú cấu trỳc kiểu bỏnh kẹp (hỡnh 29).
S Ti S S Ti S S Ti S ... S Ti S S Ti S S Ti S ... Li Li Hỡnh 29. Sơđồ biểu diễn cấu trỳc lớp của TiS2 và của hợp chất xõm nhập LiTiS2 Mỗi một bỏnh kẹp gồm một lớp Ti nằm giữa hai lớp S. Cỏc nguyờn tử Ti nằm ở vị trớ bỏt diện của phõn mạng S. Để tỏch cỏc bỏnh kẹp ra khỏi nhau chỉ cần vượt qua lực hỳt van de Wall giữa hai lớp S. Nguyờn tử hoặc cỏc ion khỏc cú thể dễ dàng xõm nhập vào khoảng cỏch giữa cỏc bỏnh kẹp đú. Vớ dụ tương tỏc:
xLi + TiS2 LixTiS2 ( 0 < x < 1 )
Khi xõm nhập vào khoảng giữa cỏc bỏnh kẹp TiS2 ion Li+ làm gión nở mạng lưới theo trục c lờn khoảng 10% (với x = 1), đồng thời xảy ra sự khử Ti4+ đến Ti3+ theo một lượng tương đương với x. Phản ứng này thường tiến hành ở nhiệt độ phũng trong dung mụi hữu cơ với chất phản ứng là n-butylat liti.
xC4H9Li + TiS2 LixTiS2 + x
2C8H18
Sau khi phản ứng kết thỳc lọc sản phẩm rắn thu được và rửa bằng hexan. Cú thể dựng phương phỏp điện hoỏ để tổng hợp LixTiS2 (hỡnh 30).
Li e
với chất kết dính polime
Liti kim loại Dung dịch trong dung môi không n−ớc (đioxolan)
TiS2
LiClO4
- +
Hỡnh 30.
Phản ứng điện hoỏ để xõm nhập liti vào TiS2
Âm cực của tế bào điện hoỏ làm bằng bột TiS2 cú trộn teflon để tăng độ bền cơ học rồi nộn vào lưới kim loại. Chất điện li là dung dịch muối LiClO4 trong dung mụi phõn cực khụng nước, vớ dụ đioxolan. Dương cực là bản kim loại liti nhỳng vào dung dịch điện phõn. Khi
Hexan
Khí quyển trơ
đúng mạch thỡ cú dũng electron đi từ Li đến TiS2 theo mạch ngoài cũn trong dung dịch điện
phõn ion Li+ chuyển về
õm cực.
Lỳc bắt đầu phản ứng thỡ sức điện động của pin như trờn hỡnh 30 cú giỏ trị bằng 2,5 V. Trờn cơ sởđú cặp pin gavani Li/TiS2được xem như loại pin cú triển vọng để tạo nờn một hệ tớch trữ năng lượng lớn gấp 3 đến 4 lần so với acquy chỡ-axit cú cựng khối lượng.
Hai phương phỏp tổng hợp LixTiS2 cú thể sử dụng đểđiều chế nhiều hợp chất xõm nhập khỏc cú chứa cỏc cation kiềm, Cu+, Ag+, H+, NH+4, cỏc amin, cỏc metaloxen.
Ngoài graphit, fulleren, đisunfua kim loại chuyển tiếp ra, cũn cú thể dựng nhiều chất rắn khỏc để tạo ra hợp chất xõm nhập như Ta2S2C, NiPS3, FeOCl, V2O5, MoO3, WO3, TiO2, MnO2...
Chỳng tụi cũng đó tổng hợp được một số chất xõm nhập trờn cơ sở mạng lưới caolinit bằng cỏch dựng chất hoạt động bề mặt để phỏ đứt liờn kết hiđro giữa cỏc lớp caolinit rồi đưa vào đú cỏc chất dinh dưỡng [6].