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Keywords:

  • alloy electrode;
  • lithium;
  • NMR spectroscopy;
  • solid-state structures;
  • stannides

Abstract

The new stannide Li2AuSn2 was prepared by reaction of the elements in a sealed tantalum tube in a resistance furnace at 970 K followed by annealing at 720 K for five days. Li2AuSn2 was investigated by X-ray diffraction on powders and single crystals and the structure was refined from single-crystal data: Z=4, I41/amd, a=455.60(7), c=1957.4(4) pm, wR2=0.0681, 278 F2 values, 10 parameters. The gold atoms display a slightly distorted tetrahedral tin coordination with Au[BOND]Sn distances of 273 pm. These tetrahedra are condensed through common corners leading to the formation of two-dimensional AuSn4/2 layers. The latter are connected in the third dimension through Sn[BOND]Sn bonds (296 pm). The lithium atoms fill distorted hexagonal channels formed by the three-dimensional [AuSn2] network. Modestly small 7Li Knight shifts are measured by solid-state NMR spectroscopy that are consistent with a nearly complete state of lithium ionization. The noncubic local symmetry at the tin site is reflected by a nuclear electric quadrupolar splitting in the 119Sn Mössbauer spectra and a small chemical shift anisotropy evident from 119Sn solid-state NMR spectroscopy. Variable-temperature static 7Li solid-state NMR spectra reveal motional narrowing effects at temperatures above 200 K, revealing lithium atomic mobility on the kHz time scale. Detailed lineshape as well as temperature-dependent spin lattice relaxation time measurements indicate an activation energy of lithium motion of 27 kJ mol−1.

Das neue Stannid Li2AuSn2wurde durch eine Reaktion der Elemente in einer geschlossenen Tantalampulle in einem Widerstandsofen bei 970 K synthetisiert und anschließend bei 720 K für fünf Tage getempert. Li2AuSn2wurde anhand von Röntgen-Pulver- und Einkristalldaten charakterisiert und die Struktur wurde anhand von Einkristall-Diffraktometerdaten verfeinert: Z=4; I41/amd; a=455.60(7); c=1957.4(4) pm; wR2=0.0681; 278 F2-Werte; 10 variable Parameter. Die Goldatome haben eine verzerrt tetraedrische Zinnkoordination mit Au-Sn Abständen von 273 pm. Diese Tetraeder sind über gemeinsame Ecken zu zweidimensionalen AuSn4/2Schichten verknüpft. In der dritten Dimension erfolgt die Verknüpfung der Schichten über Sn[BOND]Sn Bindungen (296 pm Sn[BOND]Sn Abstand). Die Lithiumatome füllen leicht verzerrte, hexagonale Kanäle innerhalb des dreidimensionalen [AuSn2] Netzwerkes. Die sehr geringe7Li Knight Verschiebung aus der Festkörper NMR-Messung weist auf eine fast vollständige Ionisierung des Lithiums hin. Die nicht-kugelsymmetrische lokale Symmetrie der Zinnatome manifestiert sich durch eine Quadrupolaufspaltung im119Sn Mössbauer Spektrum und durch eine kleine Anisotropie in der chemischen Verschiebung im119Sn Festkörper NMR Spektrum. Temperaturabhängige7Li Festkörper NMR Spektren zeigen eine Linienverschmälerung oberhalb von 200 K, was auf eine Lithiumbeweglichkeit auf der kHz Zeitskala hindeutet. Detaillierte Analysen der Linienbreiten und Spin-Gitter-Relaxationszeitmessungen zeigen eine Aktivierungsenergie von 27 kJ mol−1für die Lithiumbeweglichkeit.