Термодинаміка і кінетика процесів катіонної й аніонної інтеркаляції халькогенідів індію, галію, вісмуту та титану - Автореферат

Міністерство освіти і науки України Термодинаміка і кінетика процесів катіонної й аніонної інтеркаляції халькогенідів індію, галію, вісмуту та титануНауковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Ковалюк Захар Дмитрович, керівник Чернівецького відділення Інституту проблем матеріалознавства ім. Мазуренко Євген Андрійович, заступник директора Інституту загальної і неорганічної хімії НАН України, м. Київ доктор хімічних наук, Миронюк Іван Федорович, директор Калуського дослідно-експериментального заводу Інституту хімії поверхні НАН України, м. Захист дисертації відбудеться “15 “листопада 2002 p. o 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К20.051.03 при Прикарпатському університеті імені Василя Стефаника за адресою: 76000, м.Цей процес закладає основу для розробки високоенергетичних літієвих джерел струму, конденсаторів з подвійним електричним шаром, акумуляторів водню, фотовольтаїчних елементів, твердих електролітів. халькогенід вісмут інтеркаляція Актуальним є цілісне і систематичне вивчення електрохімічної інтеркаляції (термодинаміки та кінетики процесу) нових матеріалів - селеніду і телуриду вісмуту (Ві2Se3 та Bi2Te3), а також поглиблення досліджень кінетики електрохімічної інтеркаляції дисульфіду титану, які мають добре розвинену шарувату кристалічну структуру та високу електронну провідність, що дозволяє їх ефективно застосовувати у пристроях генерування та накопичення енергії. Тому для встановлення загальних закономірностей утворення сполук інтеркалювання на їх основі, представляє інтерес вивчення процесу їх електрохімічної інтеркаляції і спричинену нею модифікацію фізико-хімічних властивостей лужним металом літієм, металами з додатніми електродними потенціалами, воднем, галогенами, а також дослідження субінтеркалатів, тобто сполук, які характеризуються матричною структурою (з проміжною ланкою “господар-гість”). систематичні дослідження кінетики та термодинаміки літій-іонного впровадження в INSE, Ві2Se3 та Bi2Te3 та поглиблення вивчення кінетики процесу інтеркаляції TIS2, визначаючи основні термодинамічні і кінетичні параметри процесу; розробку оптимальних режимів процесу спільного з літієм впровадження в INSE іонів металів, які знаходяться в електрохімічному ряді напруг металів після водню i дослідження умов утворення субінтеркаляційних сполук на базі моноселеніду індію та пояснення механізму процесу комбінованого електрохімічного інтеркалювання INSE;Для LIXINSE i LIXGASE електрохімічна інтеркаляція літієм супроводжується монотонним зменшенням D|Gp|, D|Gутв|, а для LIXBI2Te3 і LIXBI2Se3 зміна DGP (MLI), DGYTB, DH в процесі інтеркаляції літієм має складний характер, які повторюють відповідні залежності, Е (MLI) - х. Збільшення DS процесу ЕІ літієм в додатньому напрямку і навіть набуття додатніх значень, сигналізує про розупорядкування інтеркальованої матриці, наприклад, для LIXBI2Te3 при 0,15Ј х Ј 0,4, а зменшення DS звязано із впорядкуванням чи зменшенням числа незайнятих позицій, наприклад, для LIXBI2Te3 при х>0,4. Для LIXINSE інтеркаляція літієм супроводжується переміщенням MF до середини забороненої зони із збільшенням х. Мінімальне значення опору перенесення заряду і максимальне значення коефіцієнту хімічної дифузії для LIXTIS2 (Rct,мін=38 Ом·см2, Dmak=4,1·10-9см2/с) знаходяться при х=0,32, а для LIXINSE і LIXBI2Te3 (Dmak=2,5·10-9см2/с, Rct,мін=71,8 Ом·см2 та Rct,мін=28,4 Ом·см2, Енергія активації дифузії LIXINSE різко зменшується на початкових стадіях інтеркаляції від 80,5 КДЖ/моль при х=0,03 до 50,5 КДЖ/моль при х=0,1, а потім мало змінюється, що звязано з енергетичними затратами на розсування шарів та розупорядкуванням матриці на початку інтеркаляції. Збільшення D в LIXINSE і LIXBI2Te3 зумовлене як лінійним збільшенням термодинамічного фактору (WВГ) в області 0<ХЈ0,1, так і найбільшою інтенсивністю росту відстані між шарами, а також великою енергією кулонівського відштовхування між впровадженим літієм, яка при х=0,1 має значення 276,9 і 164,83 КДЖ/моль, відповідно.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ