Спектральні та електрохімічні властивості нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі електропровідних полімерів і оксидів ванадію та молібдену - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ СПЕКТРАЛЬНІ ТА ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ТИПУ ГІСТЬ-ХАЗЯЇН НА ОСНОВІ ЕЛЕКТРОПРОВІДНИХ ПОЛІМЕРІВ І ОКСИДІВ ВАНАДІЮ ТА МОЛІБДЕНУРобота виконана в Інституті фізичної хімії імені Л.В. Науковий керівник: кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Посудієвський Олег Юлійович, Інститут фізичної хімії ім. Писаржевського НАН України, старший науковий співробітник Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Пуд Олександр Аркадійович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, провідний науковий співробітник кандидат хімічний наук, старший науковий співробітникОсобливий інтерес привертають гібридні нанокомпозити типу гість-хазяїн на основі електропровідних полімерів (ЕПП) - органічних матеріалів з унікальною сукупністю фізико-хімічних властивостей - і оксидів перехідних металів. Оскільки в основі багатьох потенційних застосувань гібридних нанокомпозитів на основі ЕПП і оксидів перехідних металів лежать редокс-перетворення та перенос зарядів, вельми актуальним є встановлення закономірностей цих процесів, які можуть бути повязані як з впливом методу одержання та природи вихідних складових на формування нових наноматеріалів, так і з взаємодією між органічною та неорганічною компонентами. Безсумнівно цікавим є також створення нових електродних матеріалів для літієвих (літій-іонних) акумуляторів, досягнення високого рівня функціональних електрохімічних характеристик яких можливо на основі встановлення їх залежності від складу матеріалу та природи компонентів. полімер оксид ванадій молібден макромолекула Писаржевського НАН України за пріоритетними напрямками "Моно-і полі-іон-радикали в процесах одержання нових речовин і матеріалів із заданими функціональними властивостями" (№ Держреєстрації 0102U006572), "Розробка на основі органічних іон-радикалів нових композитних електродних матеріалів і електролітів для перетворення хімічної енергії в електричну" (№ Держреєстрації 0102U006573), "Розвиток фундаментальних основ створення нових нанорозмірних композитних матеріалів на основі стабільних полі-іон-радикалів - електропровідних полімерів і фізико-хімічних принципів нетрадиційних способів іон-радикальної конверсії "малих" молекул в цінні органічні продукти" (№ Держреєстрації 0102U007216), а також в рамках Комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Наноструктурні системи, наноматеріали, нанотехнології" за проектом "Нові нанокомпозитні функціональні матеріали на основі електропровідних полімерів і неорганічних сполук" (№ Держреєстрації 0103U006610). На основі досліджень спектральних властивостей і функціональних електрохімічних характеристик ряду дво-і трикомпонентних нанокомопозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП і V2O5 показано, що збільшення розрядної ємності нанокомпозитів, їх стабільність в процесі редокс-перетворень при заряді-розряді, зростання коефіцієнтів дифузії іонів літію в нанокомпозитах обумовлені будовою матеріалів та взаємодією між органічною і неорганічною компонентами.У третьому розділі викладено результати експериментальних досліджень нанокомпозитів, одержаних методом прямої інтеркаляції вторинно допованого м?крезолом 10 камфорасульфокислого поліаніліну ПАН•КСК0,5 (ПАН•КСК) в міжшарові галереї оксидів ванадію і молібдену, а також впливу методу одержання на спектральні властивості та електропровідність отриманих нанокомпозитів. В результаті прямої інтеркаляції макромолекул ПАН?КСК із м-крезолу в наночастинки золю V2O5 (з розміром ~10 нм) отримано гібридний матеріал типу гість-хазяїн (ПАН•КСК0,25)0,67V2O5, що містить 5,6 мас.% м-крезолу і 8,9 мас.% води, [ПАН•КСК V2O5], і в якому за даними РФА відбувається збільшення міжплощинної відстані з 11,6 Е в V2O5?1,5H2O [ксерогель V2O5] до 14,1 Е у нанокомпозиті. Висота міжшарових галерей в наночастинках V2O5 в нанокомпозиті (з урахуванням моношару води, який має товщину 2,8 Е) дорівнює h=5,3 Е, що відповідає поперечним геометричним розмірам ланцюга ПАН і може свідчити про входження ПАН в галереї оксиду ванадію, а допант - обємний аніон КСК - не входить всередину галерей V2O5. Проведені дослідження з питомої електропровідності (у) нанокомпозиту ПАН•КСК V2O5 показали, що у=10 См/см і перевищує на 5 порядків електропровідність ксерогелю V2O5 і на 4 порядки ? нанокомпозиту, який отримано аналогічним шляхом з хлороформу, що не є вторинним допантом ПАН?КСК (Табл. Встановлено, що величина питомої електропровідності нанокомпозиту ПАН•КСК-МОО3 (у=6,4•10 1См/см) на 2-3 порядки більша, ніж електропровідність нанокомпозиту, який отримано введенням ПАН•КСК з хлороформу, що не є вторинним допантом ПАН, в МОО3, але поступається більш ніж на порядок значенню у для ПАН•КСК-V2O5, отриманого аналогічним шляхом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ