Defektchemie, chemische Kinetik und Diffusion in Oxiden: Simultane Messung der optischen Absorption und elektrischen Leitfähigkeit unter in situ-Bedingungen

• Antragsteller: Dr. Jianmin Shi
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265194038

Das Verständnis des kinetischen Verhaltens, der Stabilität und der Degradationsmechanismen chemischer und elektrochemischer Devices auf der Basis von ionischen Feststoffen, z. B. Sensoren, Brennstoffzellen und Batterien erfordert die Kenntnis der elektronischen und ionischen Punktdefekte und deren Transporteigenschaften in diesen Materialien. In diesem Vorhaben soll die defektinduzierte optische Absorption von Übergangsmetall-haltigen Oxiden bei hohen Temperaturen unter verschiedenen Sauerstoffaktivitäten hauptsächlich mittels der optischen in-situ Spektroskopie untersucht werden. Die Möglichkeit der gleichzeitigen Messung der optischen Absorption und der Leitfähigkeit von ausgewählten Oxiden soll eingerichtet und durchgeführt werden, um Defektstrukturen genauer zu verstehen und zu einem tiefen Verständnis defektbedingter Eigenschaften zu gelangen. Zeitabhängige Veränderungen der optischen Absorption und der elektrischen Leitfähigkeit nach plötzlichen Änderungen der Temperatur oder der Sauerstoffaktivität in der Umgebung der Probe, i.e. in T-Sprung oder aO2-Sprung Relaxationsexperimenten, sollen verfolgt und mittels verschiedener Modelle inklusive Oberflächen-Austauschsreaktionen und / oder Volumendiffusion analysiert werden. Thermodynamische und kinetische Parameter der Defektbildungsreaktionen und Defekttransportprozesse sollen in ausgewählten komplexen Oxidesystemen, z. B. für Batterie-Materialien vom LiMPO4 Typ, bestimmt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Holger Fritze; Professor Dr. Jürgen Janek; Professor Dr. Martin Lerch