Nieuwe methode om in situ informatie te vergaren over kristalstructuren veranderd door chemische reacties.

In dit project zullen we als eerste onderzoeksgroep met behulp van precessie elektronendiffractie tomografie bepalen welke veranderingen er optreden in de kristalstructuur van materialen door oxidatie- en reductieprocessen. We zullen dit bepalen uit in situ verkregen gegevens, dit wil zeggen dat de data wordt opgenomen terwijl het monster nog in de omgeving is waarin de reactie gebeurde. Duurzame-energietechnologieën zijn van cruciaal belang voor onze maatschappij. In de processen die deel uitmaken van deze technologieën bepalen de kristalstructuren de paden voor ionengeleiding en de reversibiliteit, en alzo de efficiëntie, capaciteit en levensduur van de verschillende technologieën. Tijdens de werking treden structuurveranderingen op wanneer de materialen geoxideerd en gereduceerd worden. Deze veranderingen worden momenteel bepaald met in situ X-stralen en neutronen diffractietechnieken, maar enkel uit data beschikbaar van poederdiffractie-experimenten, aangezien de materialen doorgaans enkel actief zijn als kleine deeltjes. Poedertechnieken worden vaak geplaagd door het overlappen van reflecties van verschillende fasen en door verbreding van de reflecties, o.a. door de kleine kristalgroottes, waardoor de resultaten minder beslissend worden en sommige structuren onopgelost blijven. Door elektronen te gebruiken in plaats van X-stralen of neutronen, is het mogelijk met éénkristallen te werken die slechts een grootte hebben in het nanoschaal gebied, omdat elektronen veel sterker interageren met materie. De techniek precessie elektronendiffractie tomografie wordt nu reeds gebruikt voor de structuurbepaling uit ex situ éénkristal data. Door dit nu in situ te gebruiken, zullen we kunnen bepalen hoe structuren veranderen onder invloed van een oxiderende zuurstofatmosfeer, reducerende waterstofatmosfeer, onder hydratatie of in een koolstofdioxide omgeving of door elektrochemische oxidatie en reductie in vloeistofomgeving. Ons doel is om de pioniers te zijn met deze in situ PEDT techniek en de internationale gemeenschap van materiaalwetenschappers de hoge waarde van deze techniek te doen beseffen door missende structurele informatie te verschaffen in verschillende gebieden van onderzoek op energiematerialen, zoals batterijmaterialen, vaste stof brandstofcellen, protongeleidende brandstofcellen en chemical looping verbranding.

Trefwoorden:STRUCTUUREVOLUTIE, ENERGIETECHNOLOGIE, STRUCTUURBEPALING, TEM

Disciplines:Fase transformaties