Examples



mdbootstrap.com



 
Тезисы
апрель 2019

Формирование Ni(III)-содержащих веществ при механохимическом твердофазном синтезе


Коваленко К. В., Самсонов И. В., Коваленко В. Л. Коваленко В. Л. , Коток В. А. Коток В. А.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Гибридные суперконденсаторы с гидроксидно-никелевыми электро-дом широко используются как современные источники тока для запуска и работы различных электродвигателей, особенно в электромобилях, в ИБП для компьютеров и другого оборудования и т.д. Данная исследовательская работа посвящена разработке современного метода механохимического твердофазного синтеза для получения Ni, Ni-Co and Ni-Al гидроксидов с высокой электрохимической активностью. Для синтеза образцов гидроксида никеля из кристаллогидратных или безводных прекурсоров в качестве низкоэнергетического активатора была использована кофемолка. Синтезированные образцы изучались методами РФА, ТГ, ДСК, СЭМ, EDX, а так же циклической вольтамперометрией и гальваностатическим зарядно-разрядным циклированием.

Методомами РФА, ТГ и ДСК было показано, что все образцы являются β-Ni(OH)2. Для подтверждения формирования гидроксида никеля непосредственно во время синтеза и для определения серого вещества, которое при этом образуется, были проведены синтезы: безводный синтез удвоенной длительности (20х30 с) и синтез удвоенной щелочности. Часть реакционной смеси после безводного синтеза удвоенной длительности не промывалась. На дифрактограмме непромытого образца (рис. 1 А) обнару-жены пики гидроксида никеля высокой кристалличности. Это является строгим доказательством формирования гидроксида никеля в результате механохимического твердофазного синтеза до промывки. Так же на дифрактограмме были выявлены пики нового вещества 4Ni(OH)2·NiOOH, т.е. полуокисленного гидроксида-оксигидроксида. Известно, что NiOOH имеет темно-коричневый цвет. Таки образом некоторое количество 4Ni(OH)2·NiOOH может изменить цвет образца на серый. После промывки кристалличность образца снижается и формируется ранее описаный в литературе βbc-Ni(OH)2 (bc – badly crystalline слабо кристалличный). Дифракционные пики показывают наличие дефектов сдвига и интерстарти-фицированных альфа-бета фазовых доменов. Была высказана гипотеза, что во время безводного синтеза удвоенной длительности формировались частицы Ni(OH)2, покрытые тонким слоем 4Ni(OH)2·NiOOH, которые имеют высокую электрохимическую активность. Во время промывки насыщенным спиртовым раствором борной кислоты 4Ni(OH)2·NiOOH может реагировать с этанолом. В результате кристал-личность уже сформированных частиц гидроксида никеля снижается, и образуются новые частицы βbc-Ni(OH)2 с аморфной структурой. Образец, полученный в присутствии удвоенного количества щелочи (рис. 1 В) имеет высокую кристалличноть и так же содержит натрий никелат (III) NaNiO2. Непосредственное формирование Ni(OH)2 во время механохимического синтеза и получение 4Ni(OH)2·NiOOH and NaNiO2 было доказано РФА.

 

Рисунок 1 − Дифрактограммы гидроксидов никеля, полученныхтвердофазным механохимическим синтезом, Cu Kα излучение: A – безводный синтез удвоенной длительности, без промывки; Б – безводный синтез удвоенной длительности, с промывки; C – синтез с удвоенной щелочью

Образец гидратного синтеза является Na-допированным гексаго-нальных частиц Ni(OH)2 нано-толщины (14 нм), образец безводного синтеза является сульфат-допированным Ni(OH)2 сферической формы. Вольт-амперограммы и зарядно-разрядное циклирование показало высокую электрохимическую активность образцов безводного синтеза Ni(OH)2, Ni-Co и Ni-Al гидроксидов (из сульфатных прекурсоров). Удельные емкости составили 802.7, 1332.8, 1072.2 Ф/г при 1-2 C и 196.7, 447.4, 404.8 Ф/г при 15-20 C соответственно. Макисмальные удельная энергия и мощность составили 34.9 кВт/кг − 265.2 Вт·ч/кг и 43.1 кВт/кг − 400 Вт·ч/кг (для Ni-Al и Ni-Co гидроксидов соответственно).