СИНТЕЗ И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ

Abstract

Синтезированы углеродные нанотрубки (УНТ) на катализаторах состава Ni/MgO, FeCo/Al2O и Co-Mo/Al2O3-MgO с различным соотношением компонентов - посредством газофазного химического осаждения. Синтезированные УНТ отличаются по геометрическим параметрам, характеру включения примесей металлоксидного катализатора и морфологическим характеристикам. Для формирования на поверхности кислородсодержащих функциональных групп УНТ подвергнуты окислению озоново-кислородной смесью (1 об.% О3) при комнатной температуре в течение 5 ч. Исходные и функционализированные образцы УНТ охарактеризованы методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, ИК-спектроскопии. Показано, что в результате окисления происходит удаление аморфной фазы из материала, а на поверхности УНТ образуются кислородсодержащие группы –ОН, >С=O и –О–С–О–. Также при функционализации наблюдается незначительное снижение величины удельной поверхности исследованных образцов нанотрубок. Методом циклической вольтамперометрии изучено электрохимическое поведение исходных и функционализированных углеродных нанотрубок в щелочном электролите. Показано, что на основании анализа ЦВА-кривых УНТ можно разделить на две группы – с фарадеевским и нефарадеевским характером протекающих электродных процессов. Вклад нефарадеевской составляющей превалирует в случае использования в качестве электродных материалов углеродных нанотрубок, синтезированных на катализаторах состава Ni/MgO и Co-Mo/Al2O3-MgO. Окислительная функционализация УНТ данного типа является целесообразной и способствует улучшению и стабилизации емкостных свойств при циклировании. Отмечено также положительное влияние примесей металлоксидных катализаторов на свойства электродных материалов. Следовательно, окисление озоном является перспективным способом функционализации УНТ для последующего их применения в качестве электродных материалов суперконденсаторов.