Sinthesis and Properties of Hard Carbon Materials Made of Molybdenum-Doped Viscose Fiber for Negative Electrodes of Sodium-Ion Batteries

V. V. Zheleznov; Железнов В. В.; N. S. Saenko; Саенко Н. С.; V. Yu. Maiorov; Майоров В. Ю.; A. Yu. Ustinov; Устинов А. Ю.; T. A. Sokol’nitskaya; Сокольницкая Т. А.; V. G. Kuryavyi; Курявый В. Г.; D. Kh. Shlik; Шлык Д. Х.; A. A. Sokolov; Соколов А. А.; D. P. Opra; Опра Д. П.

doi:10.31857/S0044457X22600931

Синтез и свойства твердоуглеродных материалов из вискозного волокна, допированного молибденом, для отрицательных электродов натрий-ионных аккумуляторов

Авторы: Железнов В.В.¹, Саенко Н.С.¹, Майоров В.Ю.¹, Устинов А.Ю.¹, Сокольницкая Т.А.¹, Курявый В.Г.¹, Шлык Д.Х.¹, Соколов А.А.¹, Опра Д.П.¹
Учреждения:
1. Институт химии ДВО РАН
Выпуск: Том 68, № 3 (2023)
Страницы: 373-382
Раздел: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
URL: https://ogarev-online.ru/0044-457X/article/view/136341
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X22600931
EDN: https://elibrary.ru/JBIXIM
ID: 136341

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложен метод синтеза твердого углерода путем карбонизации химически модифицированной (допированной молибденом) коммерчески доступной технической вискозной нити. Изучено влияние молибденсодержащей добавки на условия карбонизации. Отмечено, что продукты карбонизации сохраняют волокнистое строение и гибкость. Изучены структурные особенности синтезированных твердоуглеродных материалов, обнаружена их взаимосвязь с температурой карбонизации и содержанием вводимого молибденсодержащего допанта. Исследована текстура материалов, выявлена корреляция удельной площади поверхности и пористости с условиями синтеза. Рассмотрена возможность использования полученных продуктов в роли анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов. Сопоставление результатов электрохимических испытаний с известными данными свидетельствует об индуцированной молибденом под действием температуры структурной перестройке углеродного каркаса, сопровождающейся ростом и упорядочением графитоподобных нанокластеров. Материал, полученный при температуре 1050°С, показал наилучшие электрохимические характеристики и способность к устойчивому циклированию с емкостью 290 мА ч/г при 25 мА/г.

Ключевые слова

твердый углерод, вискоза, гетероатомное допирование, молибден, анодный материал

Список литературы

Xie F., Xu Z., Guo Z. et al. // Prog. Energy. 2020. V. 2. № 4. P. 042002. https://doi.org/10.1088/2516-1083/aba5f5
Ma J., Li Y., Grundish N.S. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54. № 18. P. 183001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abd353
Xu G., Amine R., Abouimrane A. et al. // Adv. Energy Mater. 2018. V. 8. № 14. P. 1702403. https://doi.org/10.1002/aenm.201702403
Mukherjee S., Bin Mujib S., Soares D. et al. // Materials (Basel). 2019. V. 12. P. 1952. https://doi.org/10.3390/ma12121952
Yu P., Tang W., Wu F.-F. et al. // Rare Met. 2020. V. 39. № 9. P. 1019. https://doi.org/10.1007/s12598-020-01443-z
Simone V., Boulineau A., de Geyer A. et al. // J. Energy Chem. 2016. V. 25. № 5. P. 761. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2016.04.016
Li Y., Hu Y.-S., Titirici M.-M. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. V. 6. № 18. P. 1600659. https://doi.org/10.1002/aenm.201600659
Yamamoto H., Muratsubaki S., Kubota K. et al. // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. № 35. P. 16844. https://doi.org/10.1039/C8TA05203D
Hou H., Qiu X., Wei W. et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 24. P. 1602898. https://doi.org/10.1002/aenm.201602898
Wang W., Li W., Wang S. et al. // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. № 15. P. 6183. https://doi.org/10.1039/c7ta10823k
Zhu Z., Liang F., Zhou Z. et al. // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. № 4. P. 1513. https://doi.org/10.1039/C7TA07951F
Zhang H., Huang Y., Ming H. et al. // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. № 4. P. 1604. https://doi.org/10.1039/C9TA09984K
Шандаков С.Д., Вершинина А.И., Ломакин М.В. и др. // Вестн. Кемеровского гос. ун-та. 2015. Т. 2. № 5. С. 127.
Ге Ч., Фан Ж., Шен Л. и др. // Электрохимия. 2019. Т. 55. № 10. С. 1236. https://doi.org/10.1134/S0424857019080061
Сморгонская Э.А., Звонарева Т.К., Иванова Е.И. и др. // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. № 9. С. 1579.
Li Y., Ni B., Li X. et al. // Nano-Micro Lett. 2019. V. 11. № 1. P. 60. https://doi.org/10.1007/s40820-019-0291-z
Xu D., Chen C., Xie J. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. V. 6. № 6. P. 1501929. https://doi.org/10.1002/aenm.201501929
Li Z., Bommier C., Chong Z. Sen et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 18. P. 1602894. https://doi.org/10.1002/aenm.201602894
Zhu C., Mu X., van Aken P.A. et al. // Angew. Chem. 2014. V. 126. № 8. P. 2184. https://doi.org/10.1002/ange.201308354
David L., Bhandavat R., Singh G. // ACS Nano. 2014. V. 8. № 2. P. 1759. https://doi.org/10.1021/nn406156b
Zeng L., Zhang L., Liu X. et al. // Polymers (Basel). 2020. V. 12. № 9. P. 2134. https://doi.org/10.3390/polym12092134
Xie X., Makaryan T., Zhao M. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. V. 6. № 5. P. 1. https://doi.org/10.1002/aenm.201502161
Литвинская В.В., Хохлова Г.П., Кряжев Ю.Г. // Химия твердого топлива. 2003. Т. 2. С. 51.
Sisu C., Iordanescu R., Stanciu V. et al. // Dig. J. Nanomater. Biostructures. 2016. V. 11. № 2. P. 435.
Saenko N.S., Ziatdinov A.M. // Mater. Today Proc. 2018. V. 5. № 12. P. 26052. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.08.028
Thommes M., Kohn R., Fruba M. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. № 33. P. 7932. https://doi.org/10.1021/jp994133m
Jagiello J., Thommes M. // Carbon. 2004. V. 42. № 7. P. 1227. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.01.022
Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V. et al. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. № 9–10. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
Fujimoto H., Shiraishi M. // Carbon. 2001. V. 39. P. 1753. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00308-0
Fujimoto H. // Carbon. 2003. V. 41. P. 1585. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(03)00116
Boruah R.K., Saikia B.K., Baruah B.P. et al. // J. Appl. Crystallogr. 2008. V. 41. № 1. P. 27. https://doi.org/10.1107/S0021889807049655
Biennier L., Georges R., Chandrasekaran V. et al. // Carbon. 2009. V. 47. № 14. P. 3295. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.07.050
Biscoe J., Warren B.E. // J. Appl. Phys. 1942. V. 13. № 6. P. 364. https://doi.org/10.1063/1.1714879
Oberlin A., Bonnamy S., Oshida K. // Tanso. 2006. V. 224. P. 281.
Ziatdinov A.M., Saenko N.S., Skrylnik P.G. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 1. P. 133. https://doi.org/10.1134/S0036023620010210
Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. // Adv. Phys. 1981. V. 30. № 2. P. 139. https://doi.org/10.1080/00018738100101367
Xu K., Pan Q., Zheng F. et al. // Front. Chem. 2019. V. 7. P. 733. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00733
Bobyleva Z.V., Drozhzhin O.A., Dosaev K.A. et al. // Electrochim. Acta. 2020. V. 354. P. 136647. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.136647
Zhao J., Zhao L., Chihara K. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 244. P. 752. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.109
Li Y., Zhang L., Wang X. et al. // Research. 2019. № 1. P. 1. https://doi.org/10.34133/2019/6930294
Han J., Johnson I., Lu Z. et al. // Nano Lett. 2021. V. 21. № 15. P. 6504. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01595
Yu P., Zhang W., Yang Y. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2021. V. 582. P. 852. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.08.063