Tutton salt (NH4)2Zn(SO4)2(H2O)6: thermostructural, spectroscopic, Hirshfeld surface, and DFT investigations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Context Ammonium Tutton salts have been widely studied in recent years due to their thermostructural properties, which make them promising compounds for application in thermochemical energy storage devices. In this work, a detailed experimental study of the Tutton salt with the formula (NH4)2Zn(SO4)2(H2O)6 is carried out. Its structural, vibrational, and thermal properties are analyzed and discussed. Powder X-ray diffraction (PXRD) studies confirm that the compound crystallizes in a structure of a Tutton salt, with monoclinic symmetry and P21/a space group. The Hirshfeld surface analysis results indicate that the main contacts stabilizing the material crystal lattice are H···O/O···H, H···H, and O···O. In addition, a typical behavior of an insulating material is confirmed based on the electronic bandgap calculated from the band structure and experimental absorption coefficient. The Raman and infrared spectra calculated using DFT are in a good agreement with the respective experimental spectroscopic results. Thermal analysis in the range from 300 to 773 K reveals one exothermic and several endothermic events that are investigated using PXRD measurements as a function of temperature. With increasing temperature, two new structural phases are identified, one of which is resolved using the Le Bail method. Our findings suggest that the salt (NH4)2Zn(SO4)2(H2O)6 is a promising thermochemical material suitable for the development of heat storage systems, due to its low dehydration temperature (≈ 330 K), high enthalpy of dehydration (122.43 kJ/mol of H2O), and hydration after 24 h. Methods Computational studies using Hirshfeld surfaces and void analysis are conducted to identify and quantify the intermolecular contacts occurring in the crystal structure. Furthermore, geometry optimization calculations are performed based on density functional theory (DFT) using the PBE functional and norm-conserving pseudopotentials implemented in the Cambridge Serial Total Energy Package (CASTEP). The primitive unit cell optimization was conducted using the Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno (BFGS) algorithm. The electronic properties of band structure and density of states, and vibrational modes of the optimized crystal lattice are calculated and analyzed. Graphical abstract
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».