Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp bằng phương pháp pyrolysis laser các nanocomposite Sn–Fe–N@polycarbosilazane, phân tích và đánh giá khả năng lưu trữ năng lượng
Tóm tắt
Chúng tôi báo cáo về việc tổng hợp một bước các nanocomposite mới dựa trên thiếc với nhân là nano và vỏ là carbosilazane bằng kỹ thuật pyrolysis laser. Các luồng NH3 được kiểm soát đã được sử dụng để dẫn các hơi của các tiền chất dễ bay hơi: Sn(CH3)4 (TMT) và Fe(CO)5 được tiêm qua trung tâm cho phần nhân, và [Si(CH3)3]2NH (HMDS) qua đầu phun dạng vòng cho phần vỏ. Cả NH3 và HMDS đều đóng vai trò là bộ hấp thụ bức xạ laser hồng ngoại. Các hạt nano thu được cho thấy tính đa dạng về kích thước với kích thước từ 5 đến khoảng 120 nm, có cấu trúc nhân tinh thể hình cầu—vỏ vô định hình như đã được xác nhận bởi hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua, trong đó cũng quan sát thấy các sợi nano vô định hình ngắn. Giai đoạn tinh thể chiếm ưu thế β-Sn (có kích thước tinh thể trung bình giữa 22 và 29 nm) và các giai đoạn hợp kim thiếc-sắt và nitrua nhỏ hơn đã được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Quang phổ hồng ngoại cho thấy sự tồn tại của liên kết Si–N và Si–C, chỉ ra một thành phần carbosilazane của các lớp vỏ, kèm theo các liên kết Si–O do oxy hóa một phần sau khi tiếp xúc với không khí. Ba mẫu khác nhau đã được thu được bằng cách giữ cho lưu lượng tiền chất Sn và Fe không đổi và giảm lưu lượng HDMS, cùng với các lưu lượng NH3 tương ứng. Các thử nghiệm sơ bộ của các vật liệu này trên các điện cực âm cho pin Li-ion cho thấy khả năng xả ban đầu gần 800 mAg/h giảm xuống 300 mAh/g sau 20 chu kỳ cho mẫu có hàm lượng Sn cao nhất.
Từ khóa
#nanocomposite #pyrolysis laser #Sn–Fe–N #polycarbosilazane #lưu trữ năng lượngTài liệu tham khảo
N. Nitta, F. Wu, J.T. Lee, G. Yushin, Mater. Today 18, 252 (2015)
P. Roy, S.K. Srivastava, J. Mater. Chem. A 3, 2454 (2015)
V.A. Agubra, L. Zuniga, D. Flores, J. VIllareal, M. Alcoutlabi, Electrochim. Acta 19, 529 (2016)
M.M. Thackeray, C. Wolverton, E.D. Isaacs, Energy Environ. Sci. 5, 7854 (2012)
N. Nitta, G. Yushin, Part. Part. Synth. Charact. 317, 331 (2014)
B.W.R. Chowdari, Bulk- and nanomaterials for Li ion batteries. https://www.iitk.ac.in/reach/2007/NUS/NUS_01_BVRChowdari.ppt.pdf. Accessed 10 June 2017
N. Oehl, G. Schmuelling, M. Knipper, R. Kloepsch, T. Placke, J. Kolny-Olesiak, T. Plaggenborg, M. Winter, J. Parisi, CrystEngComm 17, 8500 (2015)
G.R. Goward, N.J. Taylor, D.C.S. Souza, L.F. Nazar, J. Alloys Cpds. 329, 82 (2001)
C. Lupu, J.-G. Mao, J.W. Rabalais, A.M. Guloy, J.W. Richardson Jr., Inorg. Chem. 42, 3765 (2003)
M. Zhang, T. Wang, G. Gao, Int. Mater. Rev. 60, 330 (2015)
H. Tian, F. Xin, X. Wang, W. He, W. Han, J. Materiomics 1, 153 (2015)
J. Li, Z. Du, R.E. Ruther, S.J. An, L.A. David, K. Hays, M. Wood, N.D. Phillip, Y. Sheng, C. Mao, S. Kalnaus, C. Daniel, D.L. Wood, III, JOM (2017) doi:10.1007/s11837-017-2404-9
C.-M. Park, KJ.-H. Kim, H. Kim, H.-J. Sohn, Chem. Soc. Rev. 39, 3115 (2010)
A.S. Arico, P. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, V. Van Schalkwijk, Nat. Mater. 4, 366 (2005)
J. Chen, Materials 6, 156 (2013)
P. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 2930 (2008)
A. Patil, V. Patil, D.W. Shin, J.-W. Choi, D.-S. Paik, S.-J. Yon, Mater. Res. Bull. 43, 1913 (2008)
L. Su, Z. Zhou, M. Ren, Chem. Commun. 46, 2590 (2010)
M. Mouyane, L. Aldon, M. Womes, B. Ducourant, J.-C. Jumas, J. Olivier-Fourcade, J. Power Sources 189, 818 (2009)
J.-M. Lee, H. Jung, Y. Hwa, H. Kim, D. Im, S.-G. Doo, H.-J. Sohn, J. Power Sources 195, 5044 (2010)
S.L. Weeks, N. Leick, S. Agarwal, Plasma Process. Polym. 13, 116 (2016)
G. Conubeer, M. Green, E.-C. Cho, D. König, Y.-H. Cho, T. Fangsuwannarak, G. Scandera, E. Pink, Y. Huang, T. Puzzer, S. Huuang, D. Song, C. Flynn, S. Park, X. Hao, D. Mansfield, Thin Solid Films 516, 6748 (2008)
S. Huang, Y.H. So, G. Coinbeer, M.A. Green, J. Appl. Phys. 105, 124303 (2009)
C.-S. Yang, Q. Liu, S.M. Kauzlarich, Chem. Mater. 12, 983 (2000)
W. Kafrouni, V. Rouessac, A. Julbe, J. Durand, J. Membr. Sci. 329, 130 (2009)
W. Kafrouni, V. Rouessac, A. Julbe, J. Durand, Appl. Surf. Sci. 257, 1196 (2010)
E. Ferreira, P. Fortunato, A.S. Vilarinho, A.R. Viana, E. Ramos, R. Alves, Martins, J. Non Cryst. Solids 235, 1361 (2006)
G.W. Rice, R.L. Woodin, J. Mater. Res. 4, 1538 (1989)
N. Herlin, O. Croix, M. Cauchetier, M. Luce, E. Musset, J. Phys. IV, 314981 (1993)
M. Cauchetier, O. Croix, N. Herlin, M. Luce, J. Am. Ceram. Soc. 77, 993 (1994)
M. Cauchetier, O. Croix, M. Luce, M.I. Barton, T. Merle, P. Quintard, J. Eur. Ceram. Soc. 8, 215 (1990)
R. Alexandrescu, I. Morjan, E. Borsella, S. Botti, R. Fantoni, A.T. Dikonimos-Makris, R. Giorgi, S. Erzo, J. Mater. Res. 6, 2442 (1991)
E. Dutu, F. Dumitrache, C.T. Fleaca, I. Morjan, L. Gavrila-Florescu, I.P. Morjan, I. Sandu, M. Scarisoreanu, C. Luculescu, A.-M. Niculescu, E. Vasile, Appl. Surf. Sci. 336, 290 (2015)
R. Alexandrescu, I. Morjan, F. Dumitrache, R. Birjega, C. Fleaca, I.P. Morjan, M. Scarisoreanu, C. Luculescu, E. Dutu, V. Kuncser, G. Filoti, E. Vasile, V. Ciupina, Appl. Surf. Sci. 3258, 9421 (2012)
C.T. Fleaca, I. Morjan, R. Alexandrescu, F. Dumitrache, I. Soare, L. Gavrila-Florescu, F. Le Normand, A. Derory, Appl. Surf. Sci. 255, 5386 (2009)
C. Fleaca, F. Dumitrache, E. Dutu, C. Luculescu, A.-M. Niculescu, A. Ilie, E. Vasile, U.P.B. Sci. Bull. B 78, 43 (2016)
C.E. Housecroft, K. Wade, B.C. Smith, J. Organomet. Chem. 179, C1 (1979)
R.P. Johnson, J.W. Price, Can. J. Chem. 50, 50 (1972)
J. Pola, M. Marysko, V. Vorlicek, Z. Bastl, A. Galokova, K. Vacek, R. Alexandrescu, F. Dumitrache, I. Morjan, L. Albu, G. Prodan, Appl. Organomet. Chem. 19, 1015 (2005)
N. Inagaki, Y. Hashimoto, Polym. Bull. 12, 437 (1984)
X. Zhang, Y. Rao, J. Guo, G. Qin, Carbon 96, 972 (2016)
Y. El Mendili, J.-F. Bardeau, N. Randrianantoandro, A. Gourbil, J.-M. Greneche, A.-M. Mercier, F. Grasset, J. Raman Spectrosc. 42, 239 (2011)
Z. Dohicevic-Mitrovic, Z.V. Popovic, Solid State Phenom. 6162, 258 (1998)
C. Serenaud, A. Gheorghiu, G. de la Rocque, N. Dufour, Herlin, J. Appl. Phys. 84, 4945 (1998)
K.C.H. Kumar, P. Wollants, L. Delaey, Calphad 20, 139 (1996)
Y. Suda, K. Maruyama, T. Iida, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda, Crystals 5, 47 (2015)
A.B. Kuriganova, C.A. Vlaic, S. Ivanov, D.V. Leontyeva, A. Bund, N.V. Smirnova, J. Appl. Electochem. 46, 527 (2016)
Y. Guo, X. Zeng, Y. Zhang, Z. Dai, H. Fan, Y. Huang, W. Zhang, H. Zhang, J. Lu, F. Huo, Q. Yan, Sn nanoparticles encapsulated in 3D nanoporous carbon derived from a metal–organic framework for anode material in lithium-ion batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 17172–17177 (2017)
X. Chang, T. Wang, Z. Liu, X. Zheng, J. Zheng, X. Li, Ultrafine Sn nanocrystals in a hierarchically porous N-doped carbon for lithium ion batteries. Nano Res. 10, 1950–1958 (2017)
Y. Xu, Q. Liu, Y. Zhu, Y. Liu, A. Langrock, M.R. Zachariah, C. Wang, Uniform nano-Sn/C composite anodes for lithium ion batteries. Nano Lett. 13, 470–474 (2013)
Y. Ye, P. Wu, X. Zhang, T. Zhou, Y. Tang, Y. Zhou, T. Lu, Facile synthesis of graphene supported FeSn2 nanocrystals with enhanced Li-storage capability. RSC Adv. 4, 17401 (2014)