апрель 2019

Гідратована полісурм’яна кислота як твердий електроліт


Матвєєв Олександр Михайлович Матвєєв О. М. , Косогін Олексій Володимирович Косогін О. В. , Лінючева О. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Матвєєв О. М., Косогін О. В., Лінючева О. В. Гідратована полісурм’яна кислота як твердий електроліт / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 83


Тверді електроліти набули широкого застосування у високо-ефективних паливних елементах, електрохімічних сенсорах, електро-хромних системах. Одним з перспективних матеріалів, що мають високу електропровідність, є гідрат полікислоти стибію (полісурм’яна кислота, сурм’яна кислота, гідрат пентаоксиду стибію, ПСК). ПСК володіє протонпровідними та іонообмінними властивостями. В загальному випадку структурну формулу записують як , де ступінь гідратації n може коливатися в діапазоні 1-5. Аморфний гідрат пентаоксиду стибію має більшу електропровідність, чим кристалічний, внаслідок більшого ступеню гідратованості, але не є стабільним в часі, поступово втрачає воду і переходить в кристалічну модифікацію. За літературними даними, підвищення температури прискорює процес кристалізації. Однак більшість відомих методик спрямовано на отримання іонообмінного матеріалу, тоді як власне електропровідність для ПСК досліджено не достатньо.

Полісурм’яну кислоту отримували модифікованим методом гідролізу пентахлориду стибію. Для цього гідроліз проводили у 100-кратному надлишку води, при цьому перебігає реакція:

Лише частина утвореного HCl відлітає у газову фазу, що вимагає значних витрат води на промивання для запобігання забруднення утвореного продукту. Проте сильне диспергування аморфної ПСК зменшує вихід продукту, тому частину хлороводню нейтралізували карбонатом літію. Після цього осад фільтрували, висушували на паровій бані та обробляли за температури (300±10)°С. Для окиснення сполук стибію (IV), що могли утворитися за підвищених температур, ПСК обробляли нітратною кислотою, ретельно промивали дистильованою водою та висушували на паровій бані.

Значення електропровідності отриманої ПСК, виміряне за допомогою моста змінного струму на частоті 1 кГц, знаходилося в діапазоні від 0,1·10−2 до 2·10−2 См/м за відносної вологості навколишнього середовища від 35 до 60% відповідно.

Методом рентгенофазового аналізу було встановлено, що в процесі даного синтезу можна отримати ПСК складу HSbO3·1,62H2O з просторовою групою Pm-3 та  зі структурою пірохлору Fd-3m.