Новые неорганические электродные материалы для преобразования и запасания энергии : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Е. А. Стрельцов.

Abstract

Объектом исследования являлись электроосажденные пленки теллурида висмута, сверхрешетки на его основе, а также порошки диоксида марганца и электрохимические процессы, протекающие на поверхности MnO2-электродов, в водных растворах, содержащих катионы металлов. Цель работы заключалась в создании методов синтеза и комплексного электрохимического контроля новых неорганических материалов для преобразования и запасания энергии. Для изучения халькогенидно-оксидных объектов использовался комплекс физико-химических методов: электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, рентгенофотоэлектронная спектроскопия, потенциодинамическая электрохимическая импедансная спектроскопия. циклическая вольтамперометрия, кулонометрия, хроноамперометрия. В результате разработан электрохимический метод синтеза сверхрешеточных структур (Bi2)m(Bi2Te3)n на основе теллурида висмута и атомных слоев висмута. Установлено, что композиционный теллурид образован плотноупакованными агрегатами кристаллитов микрометровых размеров. Методом атомно-абсорбционной спектроскопии установлен состав сверхрешеточных систем с разным содержанием висмута. Обогащение сверхрешеток металлическим висмутом (мольная доля висмута варьировалась от 0,36 до 0,71) осуществлялось путем увеличения уровня катодной поляризации и концентрации висмута (III). Показано, что процесс анодного окисления атомных слоев висмута в сверхрешетках приводит к получению индивидуального халькогенида и образованию протяженных нанополостей. Некомпактное строение слоистого Bi2Te3, получаемого при селективном анодном удалении межслойного висмута, было подтверждено методом электрохимической потенциодинамической импедансной спектроскопии. Подобные материалы можно рассматривать как матрицы-катоды для последующей интеркаляции различных катионов в нанополости, сформированные электрохимическим анодным окислением. Исследованы зарядно-разрядные характеристики водных цинк-ионных батарей с MnO2 катодами в водных растворах, содержащих катионы Zn2+и Mn2+. Показано, что удельная емкость батареи в основном обусловлена электроосаждаемым диоксидом марганца и практически не зависит от исходной полиморфной модификации MnO2. Исследованные системы представляют интерес для создания новых перспективных термоэлектрических материалов, а также катодов металл-ионных батарей.