ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК, МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЗОТОМ
Аннотация
Исследованы электроемкостные свойства однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) марки TUBALL. Предварительно ОУНТ были обработаны в соляной кислоте, промыты и высушены при 200 °С. Реакцию модифицирования проводили в проточном реакторе с весами Мак-Бена. Образец ОУНТ нагревали в токе аргона до требуемой температуры. Поверхность углеродных нанотрубок модифицировали атомами азота в среде 40 % NH3-C2H4 при температурах 600 –750 °С. Обнаружено, что модифицированные N-ОУНТ содержат 4 формы азота: пиридиновый, пиррольный, графитоподобный (четвертичный) и окисленную форму азота. С увеличением температуры обработки ОУНТ в этилен-аммиачной смеси уменьшалась доля пиридинового и увеличивалось доля графитоподобного азота. Электроемкостные характеристики углеродных нанотрубок исследовали в двухэлектродной электрохимической ячейке (прототип симметричного суперконденсатора) с использованием органического электролита – ионная жидкость (1-бутил-3-метилимидазол тетрафторборат, BMIMBF4). Отмечено, что для всех образцов вид циклических вольтамперных (ЦВА) кривых практически одинаковый. Однако модифицированные N-ОУНТ образцы обладают меньшим сопротивлением по сравнению с исходным материалом, о чем говорит меньшая растянутость их ЦВА кривых. Максимальные значения удельной емкости для всех образцов достигаются при медленной зарядке-разрядке электродов. Модификация ОУНТ азотом приводит к снижению сопротивления материала, что проявляется в более высоких значениях емкости при увеличении скорости зарядки-разрядки. Показано, что при увеличении температуры модифицирования азотом значительно снижается удельная поверхность образцов: с 960 м2/г для ОУНТ и
N-ОУНТ (600°C) до 410 м2/г для N-ОУНТ (750°C), однако, удельная ёмкость, рассчитанная на 1 м2, увеличивается.
Для цитирования:
Чичкань А.С., Чесноков В.В. Исследование электроемкостных свойств углеродных нанотрубок, модифицированных азотом. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 57-60
Литература
Rychagov A.Yu., Volfkovich Yu.M., Vorotyntsev MA, Kvacheva L.D., Konev D.V., Krestinin A.V., Kryazhev Yu.G., Kuznetsov V.L., Kukushkina Yu.A., Mukhin V.M., Sokolov V.V., Chervonobrodov S.P. Prospective electrode materials for supercapacitors. Electrokhim. Energetika. 2012. V. 12. N 4. P. 167-180 (in Russian)
Sevilla M., Yu L., Zhao L., Ania C.O., Titiricic M.-M. Surface Modification of CNTs with N-Doped Carbon: An Effective Way of Enhancing Their Performance in Supercapacitors. Sustainable Chem. Eng. 2014. V. 2. P. 1049−1055. DOI: 10.1021/sc500069h.
Maldonado S., Morin S., Stevenson K.J. Structure, composition, and chemical reactivity of carbon nanotubes by selective nitro-gen doping. Carbon 2006. V. 44. P. 1429-1437. DOI: 10.1016/j.carbon.2005.11.027.
