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Non-conventional synthesis and characterization of selected MAX phases and antiperovskite materials

Kubitza, Niels (2023)
Non-conventional synthesis and characterization of selected MAX phases and antiperovskite materials.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00026483
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

In this work, efficient, non-conventional solid-state methods were applied for the synthesis of selected MAX phases and antiperovskite materials. In the context of MAX phases, three hitherto unknown M-site solid-solution phases, as well as three new X-site solid-solution phases were prepared and comprehensively characterized. For the synthesis of the M-site solid-solution phases, the rapid microwave heating method was applied and led to the synthesis of (V1-xCrx)2GaC, (V1-xMnx)2GaC, and (Cr1-xMox)2GaC, respectively. Particularly, the synthesis of (V1-xCrx)2GaC provides a new approach to reach magnetic ordering in MAX phases since this system was identified as an itinerant Pauli paramagnet which is nearly magnetically ordered. In terms of the X-site solid solution phases, new synthesis approaches were developed to synthesize underrepresented nitride and carbonitride MAX phases by combining conventional/non-conventional heating methods with solvent-based precursor synthesis approaches (e.g., sol-gel synthesis, synthesis in liq. NH3). In the field of antiperovskites, it was concentrated on the magnetocaloric interesting phase Mn3GaC. Here, for the first time, a citric acid-based sol-gel approach was applied resulting in a highly phase pure product combined with a significant reduction of the reaction time.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2023
Autor(en): Kubitza, Niels
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Non-conventional synthesis and characterization of selected MAX phases and antiperovskite materials
Sprache: Englisch
Referenten: Birkel, Prof. Dr. Christina ; Wiedwald, Prof. Dr. Ulf
Publikationsjahr: 22 Dezember 2023
Ort: Darmstadt
Kollation: III, 138 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 11 Dezember 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00026483
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26483
Kurzbeschreibung (Abstract):

In this work, efficient, non-conventional solid-state methods were applied for the synthesis of selected MAX phases and antiperovskite materials. In the context of MAX phases, three hitherto unknown M-site solid-solution phases, as well as three new X-site solid-solution phases were prepared and comprehensively characterized. For the synthesis of the M-site solid-solution phases, the rapid microwave heating method was applied and led to the synthesis of (V1-xCrx)2GaC, (V1-xMnx)2GaC, and (Cr1-xMox)2GaC, respectively. Particularly, the synthesis of (V1-xCrx)2GaC provides a new approach to reach magnetic ordering in MAX phases since this system was identified as an itinerant Pauli paramagnet which is nearly magnetically ordered. In terms of the X-site solid solution phases, new synthesis approaches were developed to synthesize underrepresented nitride and carbonitride MAX phases by combining conventional/non-conventional heating methods with solvent-based precursor synthesis approaches (e.g., sol-gel synthesis, synthesis in liq. NH3). In the field of antiperovskites, it was concentrated on the magnetocaloric interesting phase Mn3GaC. Here, for the first time, a citric acid-based sol-gel approach was applied resulting in a highly phase pure product combined with a significant reduction of the reaction time.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

In dieser Arbeit wurden effiziente und unkonventionelle Festkörpersynthesemethoden für die Synthese ausgewählter MAX-Phasen und Antiperovskitmaterialien angewandt. Im Feld der MAX-Phasen gelang es sowohl drei neue Mischkristallphasen auf der M-Seite, als auch drei neue Mischkristallphasen auf der X-Seite zu synthetisieren und zu charakterisieren. Für die Synthese der Mischkristallphasen auf der M-Seite wurde das Heizen mittels Mikrowellenofen angewandt, welches zur Synthese von (V1-xCrx)2GaC, (V1-xMnx)2GaC und (Cr1-xMox)2GaC führte. Insbesondere die Synthese des Systems (V1-xCrx)2GaC, welches als nahezu magnetisch geordneter itineranter Pauli Paramagnet identifiziert werden konnte, bildet einen neuen Ansatz, um magnetische Ordnung in MAX-Phasen herbeizuführen. Im Bereich der Mischkristallphasen auf der X-Seite wurden für die Herstellung der unterrepräsentierten Klassen der nitridischen- und carbonitridischen MAX-Phasen neue Syntheseansätze entwickelt. Hierbei wurden Solvens gestützte Methoden, wie die Sol-Gel Synthese oder Synthesen im flüssigen Ammoniak, mit (un)konventionellen Heizmethoden kombiniert. Der Fokus der Antiperovskitmaterialien hingegen wurde auf die magnetokalorisch interessante Phase Mn3GaC gelegt. Hierbei gelang es erstmalig einen Citronensäure gestützten Sol-Gel Ansatz für die Herstellung zu verwenden, welches schließlich in einem Produkt hoher Phasenreinheit endete mit einer signifikanten Reduzierung der Reaktionszeit.

Deutsch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-264839
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Eduard Zintl-Institut > Fachgebiet Anorganische Chemie
Hinterlegungsdatum: 22 Dez 2023 13:12
Letzte Änderung: 28 Dez 2023 07:36
PPN:
Referenten: Birkel, Prof. Dr. Christina ; Wiedwald, Prof. Dr. Ulf
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 11 Dezember 2023
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