Створення функціональних нанокомпозитів на основі графенових та графеноподібних матеріалів, а також органічних спряжених полімерів – перспективних електродних матеріалів для суперконденсаторів та гетерогенних каталізаторів

Курись Ярослав Іванович — кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник відділу вільних радикалів Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України

Козаренко Ольга Андріївна — кандидат хімічних наук, науковий співробітник відділу вільних радикалів Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України

Кошечко Вячеслав Григорович — доктор хімічних наук, професор, академік НАН України, директор Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України

Походенко Віталій Дмитрович — доктор хімічних наук, професор, академік НАН України, почесний директор Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України
Сторінки: 11-25

DOI: https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.444.011


Розглянуто результати, що одержані в ході виконання проекту, із розроблення перспективних функціональних нанокомпозитів на основі графенових та графеноподібних матеріалів, а також електропровідних полімерів як активних електродних матеріалів для симетричних суперконденсаторів (ССК) та гетерогенних каталізаторів процесу гідрування хіноліну. За допомогою механохімічного підходу одержано нанокомпозити на основі поліаніліну (ПАні) і ряду 2D матеріалів (наноструктурованих графіту – nG, дисульфіду молібдену – nMoS2, дисульфіду вольфраму – nWS2). Встановлено, що електроди на основі нанокомпозитів ПАні/nG здатні в ССК забезпечувати питому ємність ~360 Ф/г та стабільно циклуватися принаймні 10000 циклів. Показано, що ССК на основі ПАні/nG виявляє високі швидкісні характеристики і здатний функціонувати при високих струмових навантаженнях на рівні 30 А/г, забезпечуючи при цьому ємність ~320 Ф/г. Питома потужність такого ССК може досягати ~10 кВт/кг при величині питомої енергії ~18 Вт∙год/кг. При дослідженні ССК на основі nMoS2/ПАні та nWS2/ПАні встановлено, що наночастинки сульфідів d-металів сприяють електрохімічній оборотності окислювально-відновного перетворення в ПАні при високих потенціалах та стабільності нанокомпозитів під час тривалого циклування заряду-розряду. Питома потужність таких матеріалів може досягати 610 Ф/г, а питома потужність ССК може досягати ~ 4,1 кВт/кг для питомої енергії ~ 23,5 Вт·год/кг. Шляхом піролізу із використанням різних нанорозмірних вуглецевих матеріалів та системи мономер (5-аміноіндол) – окиснювач (персульфат амонію) одержано серію Co-вмісних нанокомпозитів, що складаються з частинок Co9S8 на Со,N,S-допованому вуглеці. Встановлено високу каталітичну активність одержаних нанокомпозитів в реакції гідрогенізації хіноліну – вихід цільового продукту (1,2,3,4-тетрагідрохіноліну) становить від ~ 85-90 % до майже кількісного.

Завантажити (PDF)