Влияние природы гетерогенного допанта на транспортные и термодинамические свойства композитов на основе тетрафторбората н-метил-н-бутил-пиперидиния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Были синтезированы композиционные твердые электролиты [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–A (где A – γ-Al2O3, SiO2). Исследованы их термические и электропроводящие свойства. Обнаружено, что проводимость композитов [C10H22N]BF4–Al2O3 проходит через максимум при x ~0.9 и достигает значения 4.6·10-4 См/см при 130 оС для композита 0.1[C10H22N]BF4–0.9Al2O3. Отсутствие теплового эффекта при температуре плавления ионной соли, показывающего высокую ионную проводимость, свидетельствует о том, что при x ≥ 0.9 тетрафторборат н-метил-н-бутил-пиперидиния находится в аморфном состоянии, и ионный перенос осуществляется вдоль границы раздела фаз ионная соль/оксид. В случае композитов [C10H22N]BF4 – SiO2 влияние гетерогенного допанта на ионный перенос менее значительно и проводимость обусловлена ионной солью, находящейся в порах добавки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Улихин

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. В. Измоденова

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Н. Ф. Уваров

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. MacFarlane, D.R. and Forsyth, M., Plastic crystal electrolyte materials: new perspectives on solid state ionics, Adv. Mater., 2001, vol. 13, p. 957.
  2. Wang, X., Kerr, R., Chen, F., Goujon, N., Pringle, J.M., Mecerreyes, D., Forsyth, M., and Howlett, P.C., Toward High-Energy-Density Lithium Metal Batteries: Opportunities and Challenges for Solid Organic Electrolytes, Adv. Mater., 2020, vol. 32, p. 1905219.
  3. Timmermans, J., Plastic crystals: A historical review, J. Phys. Chem. Solids, 1961, vol. 18, p. 1.
  4. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф. Ионная проводимость композиционных твердых электролитов (C4H9)4NBF4–Al2O3. Электрохимия. 2021. Т. 57. С. 608. [Ulihin, A.S. and Uvarov, N.F., Ionic conductivity of composite solid electrolyte (C4H9)4NBF4–Al2O3, Russ. J. Electrochem., 2021, vol. 57, p. 1015.]
  5. Ulihin, A.S., Uvarov, N.F., Rabadanov, K.Sh., Gafurov, M.M., and Gerasimov, K.B., Thermal, structural and transport properties of composite solid electrolytes (1 – x)(C4H9)4NBF4–xAl2O3, Solid State Ionics, 2022, vol. 378, p. 115889.
  6. Ulikhin, A.S., Uvarov, N.F., Kovalenko, K.A., and Fedin, V.P., Ionic conductivity of tetra-n-butylammonium tetrafluoroborate in the MIL-101(Cr) metal-organic framework, Microporous and Mesoporous Materials, 2022, vol. 332, p. 111710.
  7. Алексеев, Д.В., Матейшина, Ю.Г., Уваров, Н.Ф. Влияние добавки наноалмазов на ионную проводимость органической соли (C2H5)3CH3NBF4. Электрохимия. 2022. Т.58. С. 394. [Alekseev, D.V., Mateyshina, Yu.G., and Uvarov, N.F., Effect of Nanodiamond Additives on the Ionic Conductivity of the (C2H5)3CH3NBF4 Organic Salt, Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 594.]
  8. Ponomareva, V.G., Bagryantseva, I.N., Dormidonova, D., and Uvarov, N.F., Stabilization of the (C2H5)4NHSO4 High-Temperature Phase in New Silica-Based Nanocomposite Systems, Molecules, 2022, vol. 27(24), p. 8805.
  9. Уваров, Н.Ф., Болдырев, В.В. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем. Успехи химии. 2001. Т.70. С.307. [Uvarov, N.F. and Boldyrev, V.V., Size effects in chemistry of heterogeneous systems, Russ. Chem. Rev., 2001, vol. 70, p. 265.]
  10. Uvarov, N.F., Vanek, P., Yuzyuk, Yu.I., Zelezny, V., Studnicka, B.B., Bokhonov, B.B., Dulepov, E., and Petzelt, J., Properties of rubidium nitrate in ion-conducting RbNO3-Al2O3 nanocomposites, Solid State Ionics, 1996, vol. 90, p. 201.
  11. Lavrova, G.V., Ponomareva, V.G., and Uvarov, N.F., Nanocomposite ionic conductors in the system MeNO3–SiO2 (Me=Rb, Cs), Solid State Ionics, 2000, vol. 136–137, p. 1285.
  12. Ponomareva, V.G., Uvarov, N.F., Lavrova, G.V., and Hairetdinov, E.F., Composite protonic solid electrolytes in the CsHSO4-SiO2 system, Solid State Ionics, 1996, vol. 90, p. 161.
  13. Uvarov, N.F., Shastry, M.C.R., and Rao, K.J., Structure and ionic transport in aluminum oxide containing composites, Rev. Solid State Sci., 1990, vol. 4, p. 61.
  14. Uvarov, N.F., Hairetdinov, E.F., Bokhonov, B.B., and Bratel, N.B., High ionic conductivity and unusual thermodynamic properties of silver iodide in AgI-Al2O3 nanocomposites, Solid State Ionics, 1996, vol. 86–88, p. 573.
  15. Uvarov, N.F., Vanek, P., Savinov, M., Zelezny, V., Studnicka, J., and Petzelt, J., Percolation effect, thermodynamic properties of AgI and interface phases in AgI-Al2O3 composites, Solid State Ionics, 2000, vol. 127, p. 253.
  16. Tadanaga, K., Imai, K., Tatsumisago, M., and Minami, N., J. Electrochem. Soc., 2000, vol. 147, p. 4061.
  17. Ulihin, A.S., Uvarov, N.F., Mateyshina, Yu.G., Brezhneva, L.I., and Matvienko, A.A., Composite solid electrolytes LiClO4–Al2O3, Solid State Ionics, 2006, vol. 177, p. 2787.
  18. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф. Электрохимические свойства композиционных твердых электролитов LiClO4-MgO. Электрохимия. 2009. Т. 45. С. 755. [Ulihin, A.S. and Uvarov, N.F., Electrochemical properties of composition solid electrolytes LiClO4-MgO, Russ. J. Electrochem., 2009, vol. 45, p.707.]
  19. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф., Герасимов, К.Б., Искакова, А.А., Матейшина, Ю.Г. Физико-химические свойства композитов (CH3)2NH2Cl–Al2O3. Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 936. [Ulikhin, A.S., Uvarov, N.F., Gerasimov, K.B., Iskakova, A.A., and Mateishina, Yu.G., Physicochemical properties of (CH3)2NH2Cl–Al2O3 composites, Russ. J. Electrochem., 2017, vol. 53, p. 834.]
  20. Uvarov, N.F. and Vanek, P., Stabilization of New Phases in Ion-Conducting Nanocomposites, J. Mater. Synthesis and Processing, 2000, vol. 8, p. 319.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1 . Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии чистой ионной соли и композитов с различной концентрацией оксида алюминия для первого нагрева (а) и для второго нагрева (б).

Скачать (77KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии чистой ионной соли и композитов с различной концентрацией оксида кремния для первого нагрева (а) и для второго нагрева (б).

Скачать (97KB)
Метаданные
4. Рис. 3 . Температурная зависимость проводимости композитов (1-x)[(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–xAl2O3 (а) и (1-x) [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–xSiO2 (б).

Скачать (77KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Концентрационные зависимости проводимости композитов [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–A (где A –γ-Al2O3, SiO2) при T = 373 К.

Скачать (48KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024