СИНТЕЗ ШАРТТАРЫНЫҢ ҚАЛАЙЫ ФОСФИД/ФОСФАТЫ НЕГІЗІНДЕГІ КӨМІРТЕКТІ КОМПОЗИТТІК НАНОТАЛШЫҚТАРДЫҢ КРИСТАЛДЫҚ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН МОРФОЛОГИЯСЫНА ӘСЕРІ

Бұл зерттеуде қалайы фосфид/фосфаты негізіндегі көміртекті композиттік наноталшықтардың құрылымдық және морфологиялық өзгерістері синтез шарттарына байланысты зерттелді. Композиттер электроспиннинг және алдын-ала тотығу мен карбонизациядан екі сатылы термиялық өңдеу арқылы, этанол мен суда ерітілген поливинилпирролидон (ПВП), қалайы хлоридінің дигидраты (SnCl₂⋅2H₂O) және фосфор қышқылы қоспасынан алынды. Термиялық өңдеу нәтижесінде алынған наноталшықтардың физика-химиялық қасиеттері рентгендік диффракция, сканерлеуші электронды микроскопия (СЭМ) және CHNS элементтік талдауы арқылы зерттелді. SnCl₂⋅2H₂O:ПВП массалық қатынасы, алдын-ала тотығу температурасы және күйдіру температурасы мен уақыты фазалық құрам мен наноталшықтардың морфологиясын анықтады. 900°C-та 10 мин бойы күйдірілген үлгілерде, ұзағырақ күйдірілген наноталшықтармен салыстырғанда, жоғары кристалдылық байқалып, SnP фазасының түзілуі және фосфордың булануы градиентті құрылымның қалыптасуына ықпал етті. СЭМ нәтижелері талшық диаметрінің SnCl₂⋅2H₂O массалық үлесіне тәуелділігін көрсетті. Алдын-ала тотығу температурасының артуы көміртегінің тотығуына және аморфты құрылым түзілуіне әкелді. Осылайша, күйдіру шарттарын реттеу арқылы көміртекті композиттік наноталшықтардың құрылымдық қасиеттерін бақылауға болады. Бұл материалдар жоғары өнімділікке ие энергия сақтау жүйелері үшін перспективалы анодтық материалдар бола алады.

1. One-dimensional mesoporous inorganic nanostructures and their applications in energy, sensor, catalysis and adsorption / H. Hou et al // Prog. Mater. Sci. – 2020. – Vol. 113. – P. 100671. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100671.

2. 1D carbon-based nanocomposites for electrochemical energy storage / С. Shi et al // Small. – 2019. – Vol. 15. – P. 1902348. https://doi.org/10.1002/SMLL.201902348.

3. Prospects in anode materials for sodium ion batteries – A review / Т. Perveen et al // Renew. Sustain. Energy Rev. – 2020. – Vol. 119. – P. 109549. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2019.109549.

4. Tin-based anode materials with well-designed architectures for next-generation lithium-ion batteries / L. Liu et al // J. Power Sources. – 2016. – Vol. 321. – P. 11-35. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.04.105.

5. Porous nitrogen-doped Sn/C film as free-standing anodes for lithium ion batteries / М. Yang et al // Appl. Surf. Sci. – 2021. – Vol. 551. – P. 149246. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149246.

6. Nano-Sn embedded in expanded graphite as anode for lithium ion batteries with improved low temperature electrochemical performance / Y. Yan et al // Electrochim. Acta. – 2016. – Vol. 187. – P. 186-192. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.11.015.

7. Electrospun nanofiber-based anodes, cathodes, and separators for advanced lithium-ion batteries / X. Zhang et al // Polym. Rev. – 2011. – Vol. 51, № 3. – P. 239-264. https://doi.org/10.1080/15583724.2011.593390.

8. Channelized carbon nanofiber with uniform-dispersed GeO₂ as anode for long-lifespan lithiumion batteries / Х. He et al // J. Alloys Compd. – 2017. – Vol. 729. – P. 313-322. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2017.09.038.

9. Flexible and high-loading lithium–sulfur batteries enabled by integrated three-in-one fibrous membranes / J. Wang et al // Adv. Energy Mater. – 2019. – Vol. 9. – P. 201902001. https://doi.org/10.1002/AENM.201902001

10. Progress and potential of electrospinning-derived substrate-free and binder-free lithium-ion battery electrodes / В. Joshi et al // Chem. Eng. J. – 2022. – Vol. 430. – P. 132876. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132876.

11. Sn₄P₃@Porous carbon nanofiber as a self-supported anode for sodium-ion batteries / L. Ran et al // J. Power Sources. – 2020. – Vol. 461. – P. 228116.

12. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228116.

13. Sn₄P₃–C nanospheres as high capacitive and ultra-stable anodes for sodium ion and lithium ion batteries / J. Choi et al // J. Mater. Chem. A. – 2018. – Vol. 6. – P. 17437-17443. https://doi.org/10.1039/C8TA05586F.

14. Electrospun nanofibers of tin phosphide (SnP₀.₉₄) nanoparticles encapsulated in a carbon matrix: A tunable conversion-cum-alloying lithium storage anode / P. Yadav et al // Energy and Fuels. – 2020. – Vol. 34. – P. 7648-7657. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c01046.

15. Synthesis of free-standing tin phosphide/phosphate carbon composite nanofibers as anodes for lithium-ion batteries with improved low-temperature performance / A. Belgibayeva et al // Small. – 2023. – Vol. 2304062. – P. 1-10. https://doi.org/10.1002/smll.202304062.

16. Controlled synthesis of highly active nonstoichiometric tin phosphide/carbon composites for electrocatalysis and electrochemical energy storage applications / М. Chen et al // ACS Sustain. Chem. Eng. – 2022. – Vol. 10. – P. 1482-1498. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c06699.