嵌入反應

嵌入反應

嵌入反應(intercalation reaction),是一類固相可逆化學反應,指外來物可逆地插入到基質固體材料中的一類固相反應。

基本介紹

  • 中文名:嵌入反應
  • 外文名:intercalation reaction
  • 所屬學科固體化學
反應原理,檢測手段,用途,

反應原理

基質固體[Hs]中存在有未占據的一些空格位,相應的嵌入反應可以表示成:xG+x[Hs]=Gx[Hs]。
嵌入反應是一種拓撲化學反應,在反應的過程中。基質材料的結構保持不變。對於嵌入化學反應研究較多的是有機和無機化合物對石墨和其他層狀化合物的嵌入,很多化合物如鹼金屬、鹵素、水、胺,以及金屬有機化合物等都可以作為嵌入反應物嵌入到石墨的層間。

檢測手段

自二十世紀七十年代steele和Armand等提出用嵌入材料作為電池的活性物質以來,新型的高能鋰電池有了很大的發展。這類電池反應的特點是伴隨電子轉移的同時還有鋰離子進入陰極主體晶格中,故稱為嵌入反應。然而,從研究嵌入反應的方法來看,除了電位掃描等經典的電化學技術以外,用的是x射線衍射x射線光電子能譜等非現場的表面測試技術,分析放電後陰極中有鋰存在,證明這類反應機理是鋰離子的嵌入反應。1992年,我國科學家實驗發現光電化學方法也可用於檢測溶液中離子嵌入電極反應的過程、嵌入離子的性質等信息,配合其它實驗技術,是現場研究嵌入反應有力的工具。
嵌入反應
嵌入反應效果圖

用途

嵌入反應在實際中有很多用途,利用鋰對TiS2過渡金屬氧化物嵌入反應可以製成鋰電池電極材料。鋰離子在石墨烯材料中的嵌入脫出機制的解釋也用到了嵌入反應。
嵌入反應也可以用於新化合物的製備。

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