Untersuchungen zu Synthese und Hydrierverhalten von Verbindungen der Triele (B, Al, Ga) mit Lithium und Kalium

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Hydriereigenschaften von intermetallischen Phasen aus den Phasensystemen M-B (M = Li, Mg, Al, Ti, Ca), Li-Al, Li-Ga und K-Ga. Weiterhin wurden LiAlSi und Li₃N hinsichtlich ihrer Reaktivität gegenüber Wasserstoff untersucht. Die Boride sind gegenüber Wasserstoff inert, mit Ausnahme von LiB. Dieses zersetzt sich zu LiH und Bor. Im Phasensystem Li-Al wurden die Phasen LiAl, Li₃Al₂, Li₂Al und Li₉Al₄ mit Wasserstoff umgesetzt. Gemeinsam ist ihnen die Zersetzung zu LiH und lithiumärmeren Verbindungen, meist LiAl. LiAl selbst reagiert mit Wasserstoff zu LiH und LiAl mit kleinerer Gitterkonstante. Vor allem wurden in situ Neutronenpulverdiffraktionsexperimente durchgeführt, welche über den Reaktionsverlauf Aufschluss geben. Somit konnte die Rolle der Defekte der intermetallischen Phase bei der Zersetzung unter Wasserstoff aufgezeigt werden. Im System K-Ga-H wurde eine neue Phase entdeckt und ihre Röntgenstruktur gelöst. KGaHₓ kristallisiert orthorhombisch in Amm2 mit den Gitterparametern: a= 4.5232(2) Å, b= 5.4530(2) Å, c= 12.0442(4) Å, V= 297.07(2)ų. Folgende Atomlagen wurden gefunden: Ga1 (0 0 0.0) Ga2 (1/2 0 0.9096(5)) K1 (0 0 0.2949(8)) K2 (1/2 0 0.5848(8)). LiAlSi zeigt entgegen den Aussagen in der Literatur keine Reaktivität gegenüber Wasserstoff . Die Reaktion von Li₃N zu LiNH₂ wurde ebenfalls mittels in situ Neutronenpulverdiff raktion verfolgt.

The work concentrates on hydrogenation properties of intermetallic phases from the phase systems M-B (M = Li, Mg, Al, Ti, Ca), Li-Al, Li-Ga and K-Ga. Furthermore the compounds LiAlSi and Li₃N have been investigated regarding their reactivity towards hydrogen. The borides with the exception of LiB are inert towards hydrogen. LiB decomposes to LiH and B. In the phase system Li-Al the phases LiAl, Li₃Al₂, Li₂Al and Li₉Al₄ were exposed to hydrogen. They commonly decompose to LiH and Lithium poorer compounds, mostly LiAl. LiAl itself reacts with hydrogen to LiH and LiAl with decreased cell parameters. In situ neutron powder di raction experiments were conducted, which shed light on the reaction pathways of the decomposition under hydrogen. In the K-Ga-H system a new phase was discovered and its X-ray structure was solved. KGaHₓ crystallizes orthorhombic in Amm2 with lattice parameters: a= 4.5232(2) Å, b= 5.4530(2) Å, c= 12.0442(4) Å, V= 297.07(2)ų. The following atomic parameters were found: Ga1 (0 0 0.0) Ga2 (1/2 0 0.9096(5)) K1 (0 0 0.2948(8)) K2 (1/2 0 0.5848(8)). Contrary to literature, LiAlSi does not show any reactivity towards hydrogen. The reaction of Li₃N to LiNH₂ was also explored using in situ neutron powder diraction.