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Directed Dehydration as Synthetic Tool for Generation of a New Na4SnS4 Polymorph: Crystal Structure, Na+ Conductivity, and Influence of Sb‐Substitution

Hartmann, Felix ; Benkada, Assma; Indris, Sylvio ORCID iD icon 1; Poschmann, Michael; Lühmann, Henning; Duchstein, Patrick; Zahn, Dirk; Bensch, Wolfgang
1 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

We present the convenient synthesis and characterization of the new ternary thiostannate Na4SnS44 (space group I41/acd ) by directed removal of crystal water molecules from Na4SnS4⋅14 H2O. The compound represents a new kinetically stable polymorph of Na4SnS4, which is transformed into the known, thermodynamically stable form (space group P421c) at elevated temperatures. Thermal co-decomposition of mixtures with Na3SbS4⋅9 H2O generates solid solution products Na4xSn1xSbxS4 (x=0.01, 0.10) isostructural to the new polymorph (x=0). Incorporation of Sb5+ affects the bonding and local structural situation noticeably evidenced by X-ray diffraction, 119Sn and 23Na NMR, and 119Sn Mössbauer spectroscopy. Electrochemical impedance spectroscopy demonstrates an enormous improvement of the ionic conductivity with increasing Sb content for the solid solution (σ25°C=2×103, 2×102, and 0.1 mS cm1 for x=0, 0.01, and 0.10), being several orders of magnitude higher than for the known Na4SnS4 polymorph.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 05.09.2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1433-7851, 1521-3773
KITopen-ID: 1000150856
HGF-Programm 38.02.02 (POF IV, LK 01) Components and Cells
Erschienen in Angewandte Chemie International Edition
Verlag John Wiley and Sons
Band 61
Heft 36
Seiten e202202182
Vorab online veröffentlicht am 04.07.2022
Nachgewiesen in Scopus
Web of Science
Dimensions
OpenAlex
Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 6 – Sauberes Wasser und Sanitär-Einrichtungen

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000150856
Veröffentlicht am 21.09.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/anie.202202182
Scopus
Zitationen: 10
Web of Science
Zitationen: 9
Dimensions
Zitationen: 13
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seit 22.09.2022
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seit 23.09.2022
Cover der Publikation
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