Nitridosilicate mit Alkalimetallen
Final Report Abstract
Im Verlauf dieses Projekts wurden verschiedene Precursoren und Flussmittel bei der Synthese von Nitridosilicaten untersucht. Dabei konnten erste Hinweise auf Cäsiumnitridosilicate gewonnen werden. Außerdem konnten im Natriumflux einzigartige Verbindungen wie das zeolithartige Ba6Si6N10O2(CN2)[26] hergestellt und untersucht werden. Desweiteren konnten auch gemischtvalente Verbindungen in Alkalimetallschmelzen charakterisiert werden, wie das Nitridosilicat Eu2SiN3 mit Eu2+ neben Eu3+. Durch Verwendung von Lithiumschmelzen gelang es, viele neue Nitridosilicate zugänglich zu machen und zu charakterisieren. Die Löslichkeit der Elemente Si, N und zahlreicher Metalle in flüssigem Lithium bietet eine vielseitige Synthesestrategie zu quaternären Lithiumnitridosilicaten. So wurden in geschlossenen Tantal- oder Niob-Ampullen Nitridosilicate bereits ab 800 °C erhalten. Durch die Zugabe von Alkalimetallsalzen, insbesondere LiN3, kann die Dimensionalität der Silicat-Teilstrukturen beeinflusst werden – von 0D (Gruppensilicat, z.B. Li4M3Si2N6 mit M = Ca Sr) über 1D wie in dem Kettensilicat LiCa3Si2N5 und 2D wie in Li2Sr4[Si2N5]N bis hin zu 3D-Gerüstsilicaten wie beispielsweise Li2MSi2N4 mit M = Ca, Sr oder Li2SiN2, dessen Kristallstruktur abschließend aufgeklärt werden konnte. Dabei beschränkt sich die Synthese nicht nur auf Lithium- Erdalkalinitridosilicate, sondern ist auch auf Seltenerdelemente übertragbar (z.B. Li5Ln5Si4N12 mit Ln = La, Ce und LiLn5Si4N10O mit Ln = La, Pr). So konnten im Laufe dieses Projekts auch hier viele Verbindungen synthetisiert und charakterisiert werden. Zur Synthese größerer Mengen zwecks Untersuchung der Eigenschaften wurden Synthesen ohne überschüssiges Lithium optimiert und konnte teilweise auch auf offene Reaktionssysteme übertragen werden. So konnte Li14Nd5[Si11N19O5]O2F2 in präparativen Mengen synthetisiert werden, das das Potenzial der multinären Lithiumnitridosilicate als aussichtsreiche Lithium-Ionenleiter verdeutlicht. Desweiteren konnten Realstruktureffekte einiger Nitridosilicate aufgeklärt werden, wodurch unter anderem die Lumineszenzeigenschaften von MSi2O2N2:Eu2+ (M = Sr, Ba) verstanden werden konnten.
Publications
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Li14Ln5[Si11N19O5]O2F2 with Ln = Ce, Nd – Representatives of a Family of Potential Lithium Ion Conductors. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10132- 10137
S. Lupart, G. Gregori, J. Maier, W. Schnick
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Ba6Si6N10O2(CN2) – A Nitridosilicate with a NPO-Zeolite Structure Type Containing Carbodiimide Ions. Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 2678- 2683
S. Pagano, O. Oeckler, T. Schröder, W. Schnick
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Mixed Valence Europium Nitridosilicate Eu2SiN3. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11242-11248
M. Zeuner, S. Pagano, P. Matthes, D. Bichler, D. Johrendt, T. Harmening, R. Pöttgen, W. Schnick
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Single-Crystal Structure Determination and Solid-State NMR Investigations of Lithium Nitridosilicate Li2SiN2 Synthesized by a Precursor Approach Employing Amorphous “Si(CN2)2”. Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 1579-1584
S. Pagano, M. Zeuner, S. Hug, W. Schnick
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Sr5Al5+xSi21-xN35-xO2+x:Eu2+ (x ≈ 0) – A Novel Green Phosphor for White Light pcLEDs with a Disordered Intergrowth Structure. Chem. Eur. J. 2009, 15, 5311 – 5319
O. Oeckler, J. Kechele, H. Koss, P. Schmidt, W. Schnick
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Tuning the Dimensionality of Nitridosilicates in Lithium Melts. Angew. Chem. 2009, 121, 6453-6456; Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2009, 6448, 6335-6338
S. Pagano, S. Lupart, M. Zeuner, W. Schnick
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Chain-Type Lithium Rare-Earth Nitridosilicates Li5Ln5Si4N12 with Ln = La, Ce. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 2636-2641
S. Lupart, M. Zeuner, S. Pagano, W. Schnick
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Li2CaSi2N4 and Li2SrSi2N4 – A Synthetic Approach to Three-Dimensional Lithium Nitridosilicates. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 4945-4951
M. Zeuner, S. Pagano S. Hug, P. Pust, S. Schmiechen, C. Scheu, W. Schnick
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Li2Sr4[Si2N5]N – A Layered Lithium Nitridosilicate Nitride. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 2118-2123
S. Lupart, P. Pagano, O. Oeckler, W. Schnick
