ISBN 9783843956604

978-3-8439-5660-4, Reihe Anorganische Chemie

Yannick Merlin Thiebes
Elektrochemische Synthese von Metallnitriden in Salzschmelzen sowie Darstellung von Tantal(IV)-Sulfidselenid-Einkristallen

272 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2025), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Dissertation befasst sich mit der elektrochemische Synthese von Übergangsmetallnitriden mittels molekularem Stickstoff anstelle des sonst üblichen, giftigen Ammoniaks. Die dazu notwendige Spaltung der N–N Dreifachbindung erfolgt durch elektrochemische Reduktion in Salzschmelze. Während die Methode selbst bereits seit Ende der 1990er Jahre bekannt ist, fehlen in vielen Fällen grundsätzliche elektrochemische Charakterisierungen. Hier knüpft diese Dissertation an und zeigt, dass die Synthese von ε- und γ‘-Eisennitriden sowie von γ-Molybdännitrid reproduzierbar möglich ist. Ferner ermöglicht die Interpretation der chronoamperometrischen Experimente ein Live-Monitoring des Lithiumnitridverbrauchs und das Upgrade von Glas auf Stahl sowie auf ein 3-Elektroden-Aufbau eröffnet eine bessere Skalierbarkeit und Charakterisierungsmöglichkeiten etwa mittels Cyclovoltammetrie oder elektrochemischer Impedanzspektroskopie.

Der zweite Aspekt dieser Dissertation liegt in der Kristallzucht von Tantal(IV)-sulfidseleniden durch chemischen Gasphasentransport. Diese Verbindungsklasse kristallisiert als Schichtverbindung aus kantenverknüpften TaX6-Polyedern, wobei jede Schicht entweder aus trigonalen Prismen oder Antiprismen besteht. Diese Schichten können in breiter Varianz gestapelt werden. Die Synthese wurde gezielt auf den Polytyp 4Hb-TaS2 optimiert und Einkristalle mit Kantenlängen von mehr als 10 mm und Massen von über 20 mg erhalten. Dieser Polytyp zeigt supraleitendes Verhalten in Abhängigkeit von der Probendicke und weicht von der BCS-Theorie zur Beschreibung von Supraleitern ab, was bisher noch nicht vollständig verstanden ist. Das weißt auf einen chiralen d-Wellen-Supraleiter hin, der aufgrund seiner Chiralität als Wirtsmaterial für Anyonen und damit zusammenhängend topologische Quantencomputer gehandelt wird.