Морфология и электрохимические свойства наноструктурированного композита CoxNi(1-x)(OН)2/МУНТ на основе углеродных нанотрубок
Ю.А. ЗАХАРОВ1,2, Е.В. КАЧИНА2, Н.М. ФЕДОРОВА1, Т.А. ЛАРИЧЕВ1, Г.Ю. СИМЕНЮК2, В.М. ПУГАЧЕВ1, В.Г. ДОДОНОВ1, Е.Ю. ЗАЙЦЕВА1, Д.Г. ЯКУБИК1, Е.С. МИХАЙЛОВА2
1Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия
zaharov@kemsu.ru
2Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, Кемерово, Россия
kachina.e.v@mail.ru
Ключевые слова: гидроксид кобальта, гидроксид никеля, углеродная матрица, наноструктурированный композит, углеродные нанотрубки, электродные материалы, cobalt hydroxide, nickel hydroxide, carbon matrix, nanostructured composite, carbon nanotubes, electrode materials
Страницы: 590-597
Аннотация
Рассмотрены получение и свойства наноструктурированных композитов, перспективных для создания электродных композиционных материалов суперконденсаторов. Композиты основаны на углеродных волокнах, образованных многослойными углеродными нанотрубками (МУНТ), с наполнением в виде наночастиц смешанных гидроксидов кобальта и никеля, осажденных на поверхности и в каналах слагающих волокна нанотрубок. Исследования состава и морфологии наноструктурированных композитов выполнены методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, в том числе методом малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, рентгенофлуоресцентного анализа. Изучены электрохимические свойства полученного электродного нанокомпозитного материала. Показано, что варьирование соотношения между гидроксидами кобальта и никеля в составе смешанного гидроксида приводит к существенным изменениям электрохимических свойств композитных электродов. Увеличение их емкости в целом обусловлено вкладом псевдоемкости гидроксидов кобальта-никеля, причем наивысшие значения емкости достигаются при соотношениях Co/Ni, близким к 1 : 1. На основе анализа вольтамперометрических кривых установлено снижение удельной электрической емкости электродного материала при увеличении скорости сканирования для образцов, имеющих псевдоемкостную составляющую, полученную путем функционализации матрицы и введением гидроксидов кобальта и никеля, так как окислительно-восстановительные реакции на электродах идут с меньшими скоростями, чем накопление заряда за счет двойного электрического слоя. Функционализация углеродных нановолокон, состоящих из многослойных углеродных нанотрубок, путем озонирования и последующего введения в них гидроксидного наполнителя, содержащего гидроксиды переходных металлов, повышает их удельную электрическую емкость и перспективна для создания высокоэффективных электродных материалов на основе углеродных матриц.
DOI: 10.15372/KhUR2019178 |
