Синтез Полых Углеродных Нанооболочек И Их Применение Для Суперконденсаторов

Abstract

Работа посвящена исследованию особенностей синтеза, описанию структуры и применению полых углеродных нанооболочек размером 3−5 nm. Синтез полых углеродных нанооболочек проводили методом термолиза смеси ацетата никеля и лимонной кислоты в температурном интервале 500−700• C. В ходе химической реакции происходит образование зародышей никеля размером ∼ 3−5 nm, отделенных друг от друга углеродными слоями. При температуре отжига 600• C образуется наиболее упорядоченная, плотно-упакованная структура, равномерно распределенная по всему объему образца. В результате вытравливания никеля азотной кислотой были получены полые углеродные нанооболочки с высокой удельной площадью поверхности (∼ 1200 m 2 /g) и однородной структурой. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния света показано, что графеноподобная структура углеродных нанооболочек до и после вытравливания никеля сохраняется, а их дефектность не увеличивается, что позволяет подвергать их новой обработке (функционализации) с целью получения дополнительных физических свойств. Полученные углеродные на-нооболочки использовали в качестве активного материала электродов для суперконденсатора. Проведенные электрохимические измерения показали, что удельная емкость суперконденсатора не опускается ниже 100 F/g при плотности тока 600 mA/g после 800 циклов зарядки/разрядки. ВведениеУглерод может существовать в различных аллотроп-ных модификациях и обладать набором уникальных фи-зических свойств. Разнообразие модификаций углерода обусловлено его способностью иметь химические связи разных типов.Углеродные материалы широко применяются в ме-дицине, химии и энергетике [1]. Возможности приме-нения в разных областях науки и техники привели к необходимости исследования структуры, физических и химических свойств углеродных материалов [2-4]. Известно, что углерод с графитовой структурой, где хорошо развита кристаллическая фаза, имеет ряд пре-имуществ по сравнению с аморфным углеродом из-за высокой электрической проводимости, термической стабильности и слабого окисления [5].В последние годы значительный успех был достиг-нут в получении сферических графитовых наноматери-алов. Данный класс наноматериалов включает в себя фуллерены и углеродные нанооболочки (УНО), однако фуллерены в отличие от УНО существуют главным образом в виде отдельных наноструктур. Графитовые УНО образуют трехмерную пеноподобную структуру с большой удельной площадью поверхности. Таким обра-зом, УНО наиболее предпочтительны для применения в доставке лекарственных препаратов [6-8], разделении газов [9], в топливных элементах [10-12] и для очистки воды [13]. Наиболее перспективно применение УНО в качестве материала для изготовления электродов в суперконденсаторах и литий-ионных батареях высокой емкости, которые демонстрируют стабильность характе-ристик при многократной перезарядке [14][15][16][17][18].Существуют разные методы получения углеродных наноматериалов (нанотрубок, наносфер, нановолокон, наночастиц), такие как лазерное испарение [19][20][21][22], химическое осаждение из газовой фазы [23,24], элек-тродуговой ра...

Фазовые превращения при нагреве нанокомпозита Co-C

“…Исследуемые материалы были получены методом пиролиза при температуре 600 • C в атмосфере азота [8]. Тепловые свойства исследуемых образцов определялись с помощью прибора STA Jupiter 449 (Netzsch Holding).…”

“…Proteus Analyses"и " Fityk". Исследование структуры нанокомпозита показало, что она представляет собой близкие по форме к стержню включения плотноупакованных и тесно взаимодействующих друг с другом наночастиц кобальта (nCo), покрытых многослойной графитовой сеткой [8]. Углерод препятствует агломерации наночастиц в такой смеси, представляющей собой черный дисперсный порошок.…”