Ультратонкие нанонити оксида марганца
Опубликовано ssu-filippov в 9 декабря, 2010 - 13:23 Пример нанонитей.
В предыдущей новости мы уже писали о
последних достижениях в области развития ионисторов. Как упоминалось, в
качестве материала электрода чаще всего используются различные
модификации углерода. Однако наравне с ними заметное распространение
получили электродные материалы на основе оксидов переходных металлов, в
частности оксид марганца (IV).
Выбор последнего далеко не случаен: неоспоримыми преимуществами MnO2
является доступность, экологичность и впечатляющие емкостные
характеристики, однако недостаточная проводимость нивелирует все
преимущества, и делает невозможным использование объемного MnO2
в качестве материала электрода. Решение этой проблемы лежит в плоскости
создания одномерных наноструктур оксида марганца (IV), поэтому к
настоящему времени различными научными группами получен широкий спектр
1D наноструктур (нанонити, наностержни и наноленты). В настоящее время
ученым удалось получить нанонити MnO2 толщиной в несколько
десятков нанометров. Тем не менее, уменьшение толщины нанонитей до
значений меньших 10 нм видится весьма перспективными в плане увеличения
емкости электрода. Подобные нанонити удалось получить международному
коллективу исследователей, используя довольно простой
гидротермальный метод.
В качестве прекурсоров авторы статьи использовали нанонити MnOOH
(толщиной около 55 нм), которые будучи диспергированными в растворе
щелочи, были помещены в автоклав, который нагревался при температуре 180
0С в течение 60 часов. После охлаждения до комнатной температуры,
осадок был отфильтрован, промыт водой и абсолютизированным этанолом и
высушен при температуре 60 0С в течение 6 часов. В заключение, продукт
реакции был нагрет на воздухе при температуре 3000С в течение 2 часов.
Рис. 1. РФА-спектр полученных ультратонких нанонитей.
По результатам рентгенофазового анализа (рис.1) было установлено, что нанонити являются однофазным образцом (β-MnO2),
а их толщина равна 3–7 нм (рис.2). Уменьшая время гидротермального
синтеза, авторам статьи удалось получить нанонити большего диаметра
(10–30 нм).
Рис. 2. Уменьшенная (а) и увеличенная (b) СЭМ-фотографии, ТЭМ (c и d) и
ТЭМ высокого разрешения (e) участка массива ультратонких нанонитей,
выделенного синей рамкой. На вставке на фотографии © изображено
распределение диаметров нанонитей по размерам.
Для электрохимических исследований ученые собрали ионистор, где в
качестве электрода используется электрод на основе полученных нанонитей,
и получили циклическую вольтамперограмму, а также кривые зарядки /
разрядки (рис.3). Удельная емкость нанонитей оказалась равной 279 Ф/г,
что является наивысшим значением, полученным для одномерных структур MnO2.
Кроме того, электрод демонстрирует высокую устойчивость к разряду даже
при достаточно высокой удельной силе тока. Немаловажным обстоятельством
является достаточная устойчивость электрода (понижение емкости
составляет 1.7 % спустя 1000 циклов зарядки/разрядки).
Рис. 3. а) Циклическая вольтамперограмма, снятая при скорости 10 мВ/с,
b) кривые зарядки/разрядки при удельной силе тока 1 А/г, с) зависимость
удельной емкости от удельной силы тока (черная линия – ультратонкие
нанонити, красная линия – толстые нанонити), d) график зависимости
удельной емкости от количества циклов зарядки/разрядки, полученный при
скорости съемки 50 мВ/с.
Пожалуйста, оцените статью:
- Источник(и):
1. nanometer.ru http://www.nanonewsnet.ru/news/2010/ultratonkie-nanoniti-oksida-margantsa
|