Chem. Rev.：晶体快离子导体中离子传输机理的经典和新兴表征技术

兔兔

2020-04-30

晶体快离子导体中的离子传输是一种复杂的物理现象。某些离子种类（如，Ag⁺、Cu⁺、Li⁺、F^-、O^2-、H⁺）在固态晶体框架中可以像在液体中一样快速移动。由于离子在固体中复杂的迁移过程中涉及的长度和时间范围很广，离子在快离子导体晶格中的传输机制仍然没有得到充分的理解。没有对这些离子传输机制的全面了解，就不可能设计出合理的新型快离子导体。有鉴于此，上海交通大学薄首行、陈倩栎与马里兰大学莫一飞等人综述了经典的和新兴的表征技术(包括实验和计算)，这些技术可用于研究离子在块状晶体无机材料中的传输过程。

本文要点：

1）研究人员详细解释了离子传导过程中涉及的各种物理参数，以及影响这些物理参数的结构参数，这些物理参数对于理解离子在固体中的输运机制至关重要。首先在不相关的离子传输机制的背景下讨论这些物理参数，并将讨论扩展到相关的离子传输，并提出了几个具体的离子输运模型。

2）离子在晶格中的输运涉及多个长度尺度，可分为微观和宏观两个层次。研究人员还讨论了探测微观和宏观离子输运过程的实验技术，如核磁共振、准弹性中子散射和介子自旋弛豫等。强调了利用互补实验技术来研究微观离子运输过程的关键需求，这些过程涵盖了大范围的时间尺度。

3）研究人员还回顾用于研究离子在晶体结构中的扩散和传输的计算方法，讨论了缺陷和掺杂的计算、扩散机制以及结构稳定性。而后，还比较当前计算技术的优势和局限性。

Yirong Gao et al. Classical and Emerging Characterization Techniques for Investigation of Ion Transport Mechanisms in Crystalline Fast Ionic Conductors. Chem. Rev. 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00747.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00747