Nadir toprak metali katkılı lityum iyon enerji depolama özelliğine sahip yeni nano-malzemelerin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada genel formülü, Li2Mnx(RE)1-xO3 olacak şekilde Li2MnO3 yapısına, Neodyum (Nd), Seryum (Ce) ve Yiterbiyum (Yb) nadir toprak metalleri katkılanarak yeni katot materyaller sentezlendi. Numunelerin kristal yapı geçişleri, elektronik etkileşimleri ve elektronik yapı özellikleri, XRD analizi ile beraber XANES tekniği kullanılarak incelendi. Birçok çalışmada rapor edilen materyallerdeki oldukça ilginç özelliklerinden dolayı, çalışmamızda 4f seviyelerinin etkileşmeleri ilgi merkezini oluşturdu. Katkılanan numunelerin 3d geçiş metalleriyle yoğun moleküler etkileşmeye girdiği, katkılanan numuneler arasında ise, 4f seviyesinde tek elektronu bulunan seryum (Ce) katkılanmış numunenin, ilginç bir şekilde, diğer malzemelere göre, geniş moleküler bağlar oluşturan güçlü elektronik seviyelerin üst üste binmesi ile daha da geniş bağlar oluşturduğu görüldü. Çalışma, hem ilk kez Li2MnO3 yapısına nadir toprak metali katkılanması nedeniyle, hemde ortaya koyduğu ilginç sonuçlar bakımından literatürde önemli bir yer edinmiştir.

In this thesis, new cathode materials were synthesized by adding rare earth metals such as Neodium (Nd), Cerium (Ce), and Yterbium (Yb) in Li2MnO3 with the general formula Li2Mnx(RE)1-xO3. Crystal structure transitions and electronic structure properties of samples were studied in coordination with XRD analyses and XANES technique. Due to the interesting relations with physical phenomena that increase productivity in the materials that were reported in so many studies 4f level were chosen as the focal point in our study. Substituted samples were determined to interact strongly with the 3d transition metals during bonding. Besides, among the rare-earth (Nd, Ce, Yb) substituted samples, the samples with Ce substitution were designated to be the most interesting specimen exhibiting band broadening with the strongest overlapped electronic level that built larger molecular bands. The study has an important place because both it is the first time rare earth substitution applied on the Li2MnO3 structure and also the results of the study will make it own a powerful place in the literature.