Спектральні та електрохімічні властивості нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі електропровідних полімерів і оксидів ванадію та молібдену

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ ім. Л.В. ПИСАРЖЕВСЬКОГО

БІСКУЛОВА СВІТЛАНА ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК 541.6+542.421:541.136

СПЕКТРАЛЬНІ ТА ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ТИПУ ГІСТЬ-ХАЗЯЇН НА ОСНОВІ ЕЛЕКТРОПРОВІДНИХ ПОЛІМЕРІВ І ОКСИДІВ ВАНАДІЮ ТА МОЛІБДЕНУ

02.00.04 - фізична хімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

КИЇВ - 2006



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізичної хімії імені Л.В. Писаржевського Національної Академії наук України, м. Київ

Науковий керівник:

кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Посудієвський Олег Юлійович, Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, старший науковий співробітник

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, старший науковий співробітник

Пуд Олександр Аркадійович,

Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, провідний науковий співробітник

кандидат хімічний наук, старший науковий співробітник

Гранчак Василь Михайлович,

Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, старший науковий співробітник

Провідна установа: Львівський національний університет ім. Івана Франка МОН України, м. Львів

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, 03028, Київ-28, проспект Науки, 31.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор хімічних наук, професор Я.Д. Лампека



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Гібридні матеріали, що поєднують органічну і неорганічну компоненти, займають особливе місце cеред нових наноструктурованих матеріалів, які на теперішній час є предметом інтенсивних досліджень в хімії, фізиці та матеріалознавстві. Це обумовлено не лише використанням переваг наноструктурування взагалі, але й потенційною можливістю досягнення синергізму властивостей їх складових. Особливий інтерес привертають гібридні нанокомпозити типу гість-хазяїн на основі електропровідних полімерів (ЕПП) - органічних матеріалів з унікальною сукупністю фізико-хімічних властивостей - і оксидів перехідних металів. Такі нанокомпозити є цікавими об'єктами для дослідження механізмів формування структур типу гість-хазяїн, а також для вивчення фізико-хімічних властивостей матеріалів, в яких обидві компоненти є структурованими на нанорозмірному рівні, редокс-активними та здатними до переносу електронів і іонів.

Оскільки в основі багатьох потенційних застосувань гібридних нанокомпозитів на основі ЕПП і оксидів перехідних металів лежать редокс-перетворення та перенос зарядів, вельми актуальним є встановлення закономірностей цих процесів, які можуть бути пов'язані як з впливом методу одержання та природи вихідних складових на формування нових наноматеріалів, так і з взаємодією між органічною та неорганічною компонентами. Безсумнівно цікавим є також створення нових електродних матеріалів для літієвих (літій-іонних) акумуляторів, досягнення високого рівня функціональних електрохімічних характеристик яких можливо на основі встановлення їх залежності від складу матеріалу та природи компонентів. полімер оксид ванадій молібден макромолекула

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилася в рамках відомчої тематики відділу №7 Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України за пріоритетними напрямками "Моно- і полі-іон-радикали в процесах одержання нових речовин і матеріалів із заданими функціональними властивостями" (№ Держреєстрації 0102U006572), "Розробка на основі органічних іон-радикалів нових композитних електродних матеріалів і електролітів для перетворення хімічної енергії в електричну" (№ Держреєстрації 0102U006573), "Розвиток фундаментальних основ створення нових нанорозмірних композитних матеріалів на основі стабільних полі-іон-радикалів - електропровідних полімерів і фізико-хімічних принципів нетрадиційних способів іон-радикальної конверсії "малих" молекул в цінні органічні продукти" (№ Держреєстрації 0102U007216), а також в рамках Комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Наноструктурні системи, наноматеріали, нанотехнології" за проектом "Нові нанокомпозитні функціональні матеріали на основі електропровідних полімерів і неорганічних сполук" (№ Держреєстрації 0103U006610).

Мета і задачі досліджень. Метою даної роботи є виявлення загальних закономірностей формування нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП (гість) і оксидів ванадію і молібдену (хазяїн), з'ясування впливу способу одержання, природи ЕПП і неорганічної матриці на спектральні властивості та електрохімічні характеристики даних нанокомпозитів, пов'язані з їх використанням в катодах літієвих акумуляторів.

Для досягнення поставленої мети вирішувались такі основні задачі:

1) здійснення прямої інтеркаляції макромолекул вторинно допованого поліаніліну (ПАн) в міжшарові галереї наночастинок V2O5 і MoО3 і дослідження фізико-хімічних властивостей отриманих гібридних нанокомпозитів;

2) одержання нових трикомпонентних нанокомпозитів, в яких в міжшарових галереях наночастинок V2O5 одночасно розміщені макромолекули як поліетиленоксиду (ПЕО), що здатні до іонної провідності, або полімеру з дисульфідними зв'язками полі(2,5-дімеркаптотіофену) (ПДТ), так і супряженого полімеру (поліанілін, поліпірол (ППі)) з електронним типом електропровідності, та дослідження впливу природи ЕПП на спектральні та електрохімічні властивості отриманих наноматеріалів;

3) встановлення впливу взаємодії між органічною та неорганічною компонентами на спектральні та електрохімічні властивості гібридних нанокомпозитів;

4) дослідження впливу природи інтеркальованих полімерів на функціональні електрохімічні характеристики (розрядна ємність, стабільність при циклюванні) і коефіцієнти дифузії іонів літію в одержаних гібридних нанокомпозитах як активних компонентів катодних матеріалів літієвих акумуляторів.

Об'єкт дослідження - дво- і трикомпонентні нанокомпозити типу гість-хазяїн на основі поліаніліну, поліпіролу, поліетиленоксиду, полі(2,5-дімеркаптотіофену) і оксидів ванадію і молібдену.

Предмет дослідження - спектральні та електрохімічні властивості гібридних нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП і оксидів ванадію і молібдену та закономірності їх редокс-перетворень при заряді-розряді.

Методи досліджень. При виконанні роботи були використані спектральні (ІЧ , ЯМР-, ЕПР-, електронна спектроскопія, мас-спектрометрія) і електрохімічні (циклічна вольтамперометрія, кондуктометрія, хронопотенціометрія, метод гальваностатичного титрування) методи дослідження. Будову і склад отриманих матеріалів було досліджено за допомогою методів рентгенофазового аналізу (РФА), атомно-силової мікроскопії та елементного аналізу.

Наукова новизна результатів. Шляхом прямої інтеркаляції полімеру одержано нанокомпозити типу гість-хазяїн на основі поліаніліну і оксидів V2O5 і MoО3 з високою електропровідн істю, що обумовлена вторинним допуванням ПАн.

Вперше одержано трикомпонентні нанокомпозити на основі V2O5, у міжшарових галереях неорганічних наночастинок якого одночасно розташовані макромолекули полімерів, які здатні до електронної (ПАн, ППі) та іонної (ПЕО) провідності. Показано, що склад і властивості нанокомпозитів визначаються способом їх одержання.

Встановлено, що електронна будова ПДТ визначає можливу стабільність в процесі редокс-перетворень при заряді-розряді дво- і трикомпонентних нанокомпозитів типу ПДТ-V2O5 і (ПАн+ПДТ)-V2O5 в рідких органічних електролітах.

На основі досліджень спектральних властивостей і функціональних електрохімічних характеристик ряду дво- і трикомпонентних нанокомопозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП і V2O5 показано, що збільшення розрядної ємності нанокомпозитів, їх стабільність в процесі редокс-перетворень при заряді-розряді, зростання коефіцієнтів дифузії іонів літію в нанокомпозитах обумовлені будовою матеріалів та взаємодією між органічною і неорганічною компонентами.

Практичне значення отриманих результатів. Продемонстровано можливість одержання дво- і трикомпонентних нанокомпозитів на основі ЕПП (ПАн, ППі) і оксидів ванадію і молібдену з заданими електрохімічними властивостями. Запропоновано спосіб прямої інтеркаляції вторинно допованого ПАн у міжшарові галереї оксидів ванадію і молібдену для одержання високо електропровідних гібридних нанокомпозитів, які можуть бути перспективні з точки зору їх використання в електрокаталізі, оптоелектроніці. Встановлено, що нові дво- і трикомпонентні нанокомпозити на основі ЕПП і V2O5 можуть бути використані як активні компоненти катодів літієвих акумуляторів. Пріоритет і новизну запропонованої розробки захищено патентом №66710А (Україна).

Особистий внесок здобувача. Основні експериментальні дослідження, обробка та аналіз отриманих результатів виконані особисто автором. Постановка задачі, вибір об'єктів і методів дослідження, обговорення отриманих результатів і формулювання висновків, а також підготовка публікацій були проведені разом з науковим керівником к.х.н. О. Ю. Посудієвським. Вибір напрямку досліджень і теми дисертації був проведений спільно з академіком НАН України В. Д. Походенком. К.х.н. Я. І. Курись приймав участь в обговоренні результатів, Ю. К. Маліновський - в синтезі вихідних речовин та нанокомпозита на основі оксиду ванадію та вторинного допованого поліаніліну. Дослідження наноматеріалів методом рентгенофазового аналізу проводились спільно з д.х.н. В. Г. Ільїним, методом ЕПР спектроскопії ? спільно з к.х.н. В. А. Хіжним.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідалися на: III і IV міжнародних конференціях „Електронні процеси в органічних матеріалах” (Харків, Україна, 2000; Львів, Україна, 2002), науковій конференції Європейської наукової організації „Хімія і фізика мультіфункціональних матеріалів” (Аквафредда, Італія, 2001), конференції НАТО „Нові матеріали на основі карбону для електрохімічних енергозберігаючих систем” (Чикаго, США, 2003), 55 щорічній конференції міжнародного електрохімічного товариства (Салоніки, Греція, 2004), НАНСИС 2004 „Нанорозмірні системи” (Київ, Україна, 2004).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 4 статті, тези 6 доповідей на міжнародних і вітчизняних наукових конференціях, отримано патент України.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, методичної частини, трьох розділів, присвячених експериментальним результатам та їх обговоренню, основних підсумків роботи, висновків і списку літератури. Дисертаційна робота викладена на 167 стор. машинописного тексту, ілюстрована 5 схемами, 42 рисунками і 16 таблицями, список використаних літературних джерел містить 193 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано вибір теми дисертаційної роботи, показано її актуальність, сформульовані мета й основні задачі досліджень.

У першому розділі проведено аналіз літератури за темою дисертації. У першій частині огляду подано коротку характеристику класу електропровідних полімерів як компонентів гібридних нанокомпозитів. У другій частині огляду описано основні методи одержання та фізико-хімічні властивості наноструктурованих оксидів ванадію та молібдену (V2O5 і MoO3), а також їх застосування в літієвих акумуляторах. Заключна частина огляду присвячена роботам, що спрямовані на синтез гібридних нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП та оксидів перехідних металів і їх використання як електродів літієвих акумуляторів.

У другому розділі описано методи дослідження, які були використані в роботі, техніку експерименту з проведення тестування гібридних нанокомпозитів та визначення коефіцієнтів дифузії іонів літію в них в процесах заряду-розряду, а також методики одержання і очищення вихідних речовин, розчинників, полімерів та нанокомпозитів.

У третьому розділі викладено результати експериментальних досліджень нанокомпозитів, одержаних методом прямої інтеркаляції вторинно допованого м?крезолом 10 камфорасульфокислого поліаніліну ПАн•КСК0,5 (ПАн•КСК) в міжшарові галереї оксидів ванадію і молібдену, а також впливу методу одержання на спектральні властивості та електропровідність отриманих нанокомпозитів.

Нанокомпозити на основі вторинно допованого поліаніліну і оксиду ванадію. В результаті прямої інтеркаляції макромолекул ПАн?КСК із м-крезолу в наночастинки золю V2O5 (з розміром ~10 нм) отримано гібридний матеріал типу гість-хазяїн (ПАн*КСК0,25)0,67V2O5, що містить 5,6 мас.% м-крезолу і 8,9 мас.% води, [ПАн*КСК V2O5], і в якому за даними РФА відбувається збільшення міжплощинної відстані з 11,6 Е в V2O5?1,5H2O [ксерогель V2O5] до 14,1 Е у нанокомпозиті. Висота міжшарових галерей в наночастинках V2O5 в нанокомпозиті (з урахуванням моношару води, який має товщину 2,8 Е) дорівнює h=5,3 Е, що відповідає поперечним геометричним розмірам ланцюга ПАн і може свідчити про входження ПАн в галереї оксиду ванадію, а допант - об'ємний аніон КСК - не входить всередину галерей V2O5. Частина ПАн•КСК, яка не входить всередину галерей V2O5, вміщує вторинний допант (м-крезол).

ІЧ-спектр одержаного нанокомпозиту ПАн*КСК-V2O5 підтверджує наявність ПАн в частково дедопованому стані, про що свідчить форма складної смуги 1146 см 1, яка є сумою коливань, що відповідають хіноїдним і бензоїдним фрагментам ПАн. Зсув смуги валентних коливань ванадильного фрагменту V=O, найбільш чутливого до хімічного оточення, від 1011 см-1 в ксерогелі V2O5 до 1007 см-1 в нанокомпозиті ПАн*КСК-V2O5 може свідчити про взаємодію ланцюгів ПАн з ванадилом з утворенням водневого зв'язку N-H???O=V.

Наявність допованого ПАн, частина макромолекул якого розташована поза галереями V2O5, підтверджується спектром ЕПР нанокомпозиту ПАн*КСК-V2O5, який являє собою інтенсивний синглет з g=2,0027 (рис.1, а). При значному підсиленні (рис. 1, б) на спектрі проявляються сліди надтонкої структури, що обумовлена ядрами 51V (І=7/2). Значне послаблення сигналу ЕПР парамагнітних центрів V4+ у нанокомпозиті порівняно з ксерогелем V2O5 (рис. 1, в) свідчить про відсутність суттєвого переносу заряду між V2O5 і ланцюгами ПАн.

Проведені дослідження з питомої електропровідності (у) нанокомпозиту ПАн*КСК V2O5 показали, що у=10 См/см і перевищує на 5 порядків електропровідність ксерогелю V2O5 і на 4 порядки ? нанокомпозиту, який отримано аналогічним шляхом з хлороформу, що не є вторинним допантом ПАн?КСК (Табл. 1). На підставі цього був зроблений висновок про те, що високе значення у нанокомпозиту ПАн*КСК-V2O5 обумовлено, в основному, наявністю вторинно допованого м-крезолом ПАн?КСК, який знаходиться поза галереями оксиду ванадію.



Таблиця 1

Питома електропровідність ксерогелю V2O5, вторинно допованого ПАн і нанокомпозитів на основі поліаніліну і V2O5

Зразок	Матеріал	Спосіб одержання	у, См/см
1	ксерогель V2O5	З розплаву V2O5	10-4
2	ПАн*КСК	Вторинне допування ПАн м-крезолом	200
3	ПАн*КСК-V2O5	Пряма інтеркаляція ПАн•КСК з м крезолу	10
4	(ПАн*КСК0,18)0,65V2O5	Пряма інтеркаляція ПАн•КСК з хлороформу	5*10-3

Нанокомпозити на основі вторинно допованого поліаніліну і оксиду молібдену. На відміну від золю V2O5, для здійснення прямої інтеркаляції в галереї наноструктурованого оксиду молібдену потрібно попереднє введення іонів лужного металу для поліпшення сольватації нано¬частинок оксиду і збільшення міжшарової відстані від 7,0 в кристалічному МоО3 (рис. 2, а) до 11,8 Е в ксерогелі Li0,41МоО3 (рис. 2, б). За даними РФА при заміні катіонів літію на позитивно заряджений ланцюг ПАн?КСК, що не має кристалічної структури (рис. 2, в), відбувається подальше збільшення міжшарової відстані до 12,3 Е в оксиді молібдену з утворенням нанокомпозиту типу гість-хазяїн (ПАн*КСК0,12)1,06MoО3, що містить 4,2 мас.% м-крезолу і 9,5 мас.% води, [ПАн*КСК-MoО3] (рис. 2, г). Збільшення висоти галерей до h=5,3 Е порівняно з кристалічним МоО3 може свідчити про те, що фенільні кільця макромолекул ПАн розташовані всередині галерей переважно перпендикулярно шарам МоО3.

Проведені дослідження показали, що при інтеркаляції протонованих ланцюгів ПАн всередину галерей наночастинок МоО3 позитивно заряджені фрагменти полімеру можуть взаємодіяти з відновленими центрами Мо5+ з результуючим депротонуванням полімеру всередині МоО3, що призводить до збільшення ступеня окиснення молібдену в неорганічної матриці, тому спектр ЕПР не містить сигналу парамагнітних центрів Мо5+, що принципово відрізняє нанокомпозит ПАн*КСК-MoО3 від аналогічних нанокомпозитів, які були одержані методом інтеркаляційної полімеризації. В ІЧ-спектрах спостерігається зсув смуги коливань Mo=O від 960 см-1 в ксерогелі Li0,41MoO3 до 945 см-1 в нанокомпозиті ПАн*КСК-MoО3 внаслідок взаємодії ПАн з неорганічною матрицею.

Встановлено, що величина питомої електропровідності нанокомпозиту ПАн*КСК-MoО3 (у=6,4*10 1См/см) на 2-3 порядки більша, ніж електропровідність нанокомпозиту, який отримано введенням ПАн*КСК з хлороформу, що не є вторинним допантом ПАн, в MoО3, але поступається більш ніж на порядок значенню у для ПАн*КСК-V2O5, отриманого аналогічним шляхом. Така різниця в електропровідності пов'язана з більшим ступенем дедопуванням ПАн в ПАн*КСК-MoО3.

На підставі проведених досліджень зроблено припущення, що рушійною силою процесу формування нанокомпозитів ПАн*КСК-MexOy (Me=V, Mo) є обмін катіонів ? протонів і іонів літію, які знаходяться в галереях відповідних оксидів і стабілізують наночастинки вихідних водних золів, ? на позитивно заряджений ланцюг ПАн.

У четвертому розділі показана можливість одержання нового класу трикомпонентних нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі V2O5 і двох полімерів, одним із яких є супряжений полімер з електронним типом електропровідності (ПАн, ППі), а іншим - ПЕО або ПДТ, та досліджено вплив умов синтезу і природи полімерів на спектральні та електрохімічні властивості отриманих нанокомпозитів.

Вплив полімерів, здатних до різного типу електропровідності, на спектральні та електрохімічні властивості трикомпонентних нанокомпозитів. Нові гібридні трикомпонентні нанокомпозити було одержано двома способами: 1) інтеркаляційна полімеризація аніліну (піролу) іn sіtu в міжшарових галереях водорозчинного двокомпонентного нанокомпозиту (ПЕО)0,90V2O5?1,4H2O [ПЕО-V2O5] з утворенням нанокомпозитів ? (ПАн)0,29(ПЕО)0,86V2O5?0,6H2O [(ПАн+ПЕО)-V2O5] та (ППі)0,16(ПЕО)0,14V2O5*0,3H2O [(ППі+ПЕО)-V2O5]; 2) пряма інтеркаляція макромолекул вторинно допованого ПАн•КСК в галереї ПЕО-V2O5 з утворенням нанокомпозиту складу [ПАн?(КСК)0,12]0,62ПЕО0,85V2O5*0,9H2O [(ПАн*КСК+ПЕО)-V2O5]. За даними рентгенівської дифракції для трикомпонентних нанокомпозитів (ПАн+ПЕО)-V2O5 та (ПАн*КСК+ПЕО)-V2O5 висота галерей дорівнює h=5,6 Е (табл. 2), і є більшою на 0,4-0,6 Е, ніж для двокомпонентних нанокомпозитів ПЕО-V2O5 та (ПАн)0,42V2O5?1,1H2O [ПАн-V2O5], що може бути підтвердженням нашого припущення, що ланцюги ПАн вбудовуються між макромолекулами ПЕО, а не формують додатковий шар між ланцюгами ПЕО і V2O5.

Встановлено, що спектральні та електрохімічні властивості трикомпонентних нанокомпозитів на основі ЕПП, ПЕО і V2O5 залежать від способу їх одержання. Особливістю спектра ЕПР нанокомпозиту (ПАн*КСК+ПЕО)-V2O5 є наявність інтенсивного синглета з g=2,0023 (Табл. 2), який обумовлений парамагнітними центрами макромолекул ПАн, що знаходяться поза неорганічним хазяїном. На відміну від спектру ЕПР нанокомпозиту (ПАн*КСК+ПЕО)-V2O5 спектри ЕПР (ППі+ПЕО)-V2O5 і (ПАн+ПЕО)-V2O5 є широкими інтенсивними синглетами з g=1,9710 (зі слідами надтонкої структури), що свідчить про наявність парамагнітних центрів V4+ (табл. 2).

Високі величини питомої електропровідності для всіх нанокомпозитів на основі ПАн, ПЕО та V2O5 (Табл. 2) пов'язані з присутністю ЕПП, який знаходиться в допованому стані як всередині галерей оксиду ванадію, так і поза їх межами.



Таблиця 2

Фізико-хімічні характеристики нанокомпозитів на основі ЕПП, ПЕО і V2O5

Матеріал	g-фактор	ДH, мТ	?, См?см-1	d, Е	h, Е
ПЕО-V2O5	1,9765	7,6	5,0?10-3	13,8	5,0
ПАн-V2O5	1,9720	9,5	6,2?10-2	14,0	5,2
(ПАн?КСК+ПЕО)-V2O5	2,0023	1,4	1,2?10-2	14,4	5,6
(ПАн+ПЕО)-V2O	1,9710	12,9	1,4?10-2	14,4	5,6
(ППі+ПЕО)-V2O	1,9710	13,0	3,0?10-2	13,9	5,1

Спектральні та електрохімічні властивості нанокомпозитів на основі поліаніліну, полі(2,5-димеркаптотіофену) і V2O5. Методом інтеркаляційної полімеризації in situ 2,5-димеркаптотіофену і аніліну в міжшаровому просторі V2O5 було отримано нанокомпозити типу гість-хазяїн на основі ПАн, ПДТ і V2O5 - (ПДТ)0,24V2O5?0,8H2O [ПДТ-V2O5] і (ПАн)0,39(ПДТ)0,05V2O5?0,7H2O [(ПАн+ПДТ)-V2O5]. Дані рентгенівської дифракції нанокомпозитів свідчать про розширення галерей V2O5: міжшарова відстань в ПДТ-V2O5 дорівнює d = 13,4 Е, а в (ПАн+ПДТ)-V2O5 - d = 13,8 Е.

Дані ІЧ-спектроскопії нанокомпозитів ПДТ-V2O5 і (ПАн+ПДТ)-V2O5 підтверджують присутність органічних субстратів в формі полімерів. Наявність ПДТ, що знаходиться в галереях V2O5 в незарядженому стані, підтверджується ІЧ-спектром органічної складової нанокомпозиту, яка була одержана при витравленні неорганічної матриці в розчині 2 % NaOH. ПАн знаходиться всередині галерей V2O5 в допованому стані у вигляді емеральдинової солі, про що свідчить смуга в області 1127 см-1, яка обумовлена коливаннями бензоїдних і хіноїдних фрагментів ПАн. Смуга валентних коливань зв'язку V=O (1011 см-1 у ксерогелі V2O5) зсунута в область менших частот при переході до ПДТ V2O5 (1005 см-1), що може свідчити про часткове відновлення центрів V5+ до V4+, а при переході до (ПАн+ПДТ)-V2O5 ще більший зсув смуги (1000 см-1) може бути пов'язаним з взаємодією ПАн з ванадильними фрагментами V=O.

На підставі аналізу спектрів ЕПР отриманих нанокомпозитів ПДТ-V2O5 і (ПАн+ПДТ)-V2O5 виявлено, що широкі симетричні синглети з g=1,9716 зі слідами надтонкої структури пов'язані з наявністю парамагнітних центрів V4+.

В результаті проведених досліджень електрохімічної поведінки одержаних нанокомпозитів (ПДТ+ПАн)-V2O5 і ПДТ-V2O5 методом ЦВА показано, що дані нанокомпозити редокс-активні і стабільні при циклюванні в діапазоні потенціалів від 1,0 В до +1,5 В відносно Ag/AgCl в електроліті 0,1 M LiClO4/ацетонітрил протягом 5-ти циклів, що дало нам підставу провести тестування нанокомпозитів як катодів літієвих акумуляторів.

У п'ятому розділі дисертації досліджено вплив природи полімерів на заряд-розрядні характеристики гібридних нанокомпозитів на основі ЕПП і V2O5.

Вплив інтеркальованих полімерів на заряд-розрядні властивості гібридних трикомпонентних нанокомпозитів на основі електропровідних полімерів, поліетиленоксиду та V2O5. В трикомпонентних нанокомпозитах на основі ЕПП, ПЕО і V2O5, що вивчались як катоди літієвих акумуляторів, роль ЕПП (ПАн, ППі) полягає в збільшенні електронної провідності і участі в електрохімічному процесі, а присутність в міжшарових галереях V2O5 макромолекул ПЕО, який широко використовується в полімерних електролітах, може приводити до поліпшення транспорту іонів літію, що сприяє підвищенню ефективності роботи літієвих акумуляторів. Методом хронопотенціометрії нами встановлено, що ємність ксерогелю V2O5 на 10 ому циклі (С10) падає на 60 % відносно 1-ого циклу (С1) (Табл. 3); на відміну від ксерогелю V2O5 для трикомпонентних нанокомпозитів на основі V2O5 і ЕПП разом з ПЕО розрядна ємність падає лише на 17-21 % після 10-го циклу, що може свідчити про стабілізуючий вплив полімерів на розрядну ємність катодів.

Проведені дослідження показали, що використання ПАн разом з ПДТ, що здатний до редокc-перетворень при заряді-розряді в діапазоні потенціалів від 4 до 2 В (відн. Li/Li+), призводить до падіння розрядної ємності трикомпонентного нанокомпозиту (ПАн+ПДТ)-V2O5 на 10-ому циклі порівняно з 1-им циклом лише на 0,5 % (Табл. 3).

Таблиця 3

Заряд-розрядні характеристики трикомпонентних нанокомпозитів та ксерогелю V2O5 при циклюванні в діапазоні потенціалів від 4 до 2 В (відн. Li/Li+) в електроліті 1М LіClО4/етиленкарбонат-диметилкарбонат (ЕК-ДМК) (густина струму j=14 мА/г)

Матеріал	Eр.л., В	С1, мА•год/г	С10, мА•год/г	з10, %
ксерогель V2O5	3,9	268	160	98	60
(ПАн+ПЕО)-V2O5	3,7	192	160	99,5	17
(ППі+ПЕО)-V2O5	3,8	253	200	99,5	21
(ПАн+ПДТ)-V2O5	3,5	176	175	99,9	0,5

В результаті проведеного дослідження встановлено, що введення всередину V2O5 двох полімерів, які здатні до різного типу електропровідності, приводить до поліпшення стабільності при циклюванні нанокомпозитів в процесі заряду-розряду. Так, розрядні ємності трикомпо¬нентних нанокомпозитів (ПАн+ПЕО)-V2O5 і (ППі+ПЕО)-V2O5 стабілі¬зуються після 10-ти циклів на рівні 160 і 200 мА*год/г відповідно з ефективністю циклювання з=99,5 % (Табл. 3).

Аналіз кривих диференціальної ємності нанокомпозитів ПАн-V2O5 і (ПАн+ПЕО)-V2O5 та ксерогелю V2O5 показує (рис. 3), що структура галерей оксиду при формуванні наноком¬позиту (ПАн+ПЕО)-V2O5 змінюється таким чином, що інтеркаляція літію відбувається переважно в центри з потенціалами 2,6 і 2,9 В, що обумовлено впливом інтеркальованих полімерів. Відновлення ПАн відбувається при потенціалі 2,5 В, тобто поблизу інтенсивного піку, зумовленого відновленням V2O5, тому у вигляді окремого піка не спостерігається, що не дозволяє точно розділити внески полімеру й оксиду в розрядну ємність нанокомпозитів.

Дані хронопотенціометрії свід¬чать про те, що при одержанні нанокомпозиту (ППі+ПЕО)-V2O5 формується більше центрів з потенціалом відновлення 2,9 В, а положення піку відновлення 2,6 В для нанокомпозиту (ППі+ПЕО)-V2O5 практично не зміщується при циклюванні потенціалу, що може бути підтвердженням його стабільних редокс-перетворень (рис. 4). Встанов¬лено, що при одержанні наноком¬позиту (ППі+ПЕО)-V2O5 відновлених центрів V4+ утворюється менше, ніж при формуванні нанокомпозиту (ПАн+ПЕО)-V2O5 (при однакових умовах синтезу), що обумовлює більше значення розрядної ємності та високу стабільність при циклюванні нанокомпозиту (ППі+ПЕО)-V2O5.

Заряд-розрядні характеристики гібридних нанокомпозитів на основі поліаніліну, полі(2,5-димеркаптотіофену) і V2O5. Методом хронопотенціометрії встановлено, що на першому розрядному циклі ПДТ відновлюється до моно- і дитіолатних форм тіофену і, можливо, сірки (при потенціалах 2,3-2,1 В відповідно), однак на другому циклі спостерігається зменшення інтенсивності піків внаслідок розчинення в електроліті 1M LiClO4/ЕК-диетилкарбонат (ЕК-ДЕК) продуктів відновлення полімеру, що підтверджується появою в оптичному спектрі поглинання в області 260 нм. Як свідчать результати досліджень, наявність неорганічної матриці в нанокомпозиті ПДТ V2O5 може впливати на процес електрохімічного відновлення таким чином, що призводить до пригнічення розчинення продуктів відновлення ПДТ при заряді-розряді нанокомпозиту в рідкому органічному електроліті. На підставі аналізу кривих диференціальної ємності можна зробити висновок, що процес відновлення нанокомпозиту ПДТ-V2O5 відбувається послідовно (рис. 5, а): спочатку відновлюється V2O5 (піки в області 2,9 і 2,5 В), потім при потенціалі 2,2 В відновлюється ПДТ, при цьому більше число іонів літію може утримувати негативно заряджені продукти відновлення полімеру, які утворюються, всередині неорганічної матриці.

Показано, що введення ПДТ в оксид ванадію призводить до стабілізації заряд-розрядних характеристик ПДТ-V2O5 при багатократних редокс-перетвореннях (рис. 5, а). Використання ПДТ разом з ПАн дозволяє одержувати стабільну розрядну ємність нанокомпозиту (ПАн+ПДТ)-V2O5 на рівні 175 мА*год/г при розряді протягом 12 годин (С/12) (Табл. 3, рис. 5, б) за рахунок ефективного обміну електронами і протонами між компонентами нанокомпозиту в галереях V2O5.

Варто підкреслити, що навіть після 20 циклів заряду-розряду нанокомпозитів ПДТ-V2O5 та (ПАн+ПДТ)-V2O5, на відміну від індивідуального ПДТ, в електроліті не було виявлено продуктів відновлення полімеру (за даними електронної спектроскопії). Це принципово відрізняє отримані нами гібридні нанокомпозити від подібних нанокомпозитів, що містять, наприклад, полі(2,5-димеркаптотіадиазол).

Дифузія іонів літію в гібридних дво- і трикомпонентних нанокомпозитах. Проведені дослідження методом гальваностатичного титрування нанокомпозитів як катодних матеріалів в діапазоні потенціалів від 4 до 2 В відносно Li/Li+ в електроліті 1M LiClO4/ЕК-ДМК показали, що коефіцієнти дифузії іонів літію (D) в двокомпонентних нанокомпозитах на основі V2O5 з ПАн, ПЕО або ПДТ збільшуються майже в 1,5-2 рази, тоді як в трикомпонентних нанокомпозитах (ЕПП+ПЕО)-V2O5 ? на порядок більше, чим в ксерогелі V2O5, при всіх значеннях x(Li+) (рис. 6). Коефіцієнти дифузії іонів літію в нанокомпозитах на основі ПДТ покращуються лише при малих значеннях x(Li+), що обумов¬лено механізмом відновнювального розриву зв'язку -S-S- в ПДТ. Імовірно, ЕПП і ПДТ сприяють прискоренню дифузії іонів літію в нанокомпозитах за рахунок власної редокс активності, тоді як ПЕО - завдяки іонній провідності Li+ вздовж ланцюгів полімеру, як всередині галерей неорганічної матриці, так і за її межами, забезпечуючи контакт з електролітом.

Таким чином, проведені дослідження показують, що новий клас гібридних трикомпонентних нанокомпозитів на основі V2O5, до складу яких входять ЕПП, ПЕО або ПДТ, характеризуються поліпшеними функціональними електрохімічними характеристиками (розрядна ємність, стабільність при циклюванні) і покращеною дифузією іонів літію.



ВИСНОВКИ

1. В основі багатьох потенційних застосувань гібридних нанокомпозитів на основі ЕПП і оксидів перехідних металів лежать редокс-перетворення та перенос зарядів, однак залишаються нез'ясованими важливі закономірності цих процесів, які можуть бути пов'язані як з впливом методу одержання та природи вихідних складових на формування нових наноматеріалів, так і з взаємодією між органічною та неорганічною компонентами.

2. Показано можливість одержання нанокомпозитів типу гість-хазяїн шляхом прямої інтеркаляції макромолекул вторинно допованого поліаніліну (ПАн) в міжшарові галереї наночастинок V2O5 і MoО3. Зроблено припущення, що рушійною силою процесу формування нанокомпозитів є обмін катіонів ? протонів і іонів літію, які знаходяться всередині наночастинок відповідних оксидів і стабілізують їх водні золі, ? на позитивно заряджений ланцюг поліаніліну. Це визначає універсальність використаного способу, який можна застосовувати для інших шаруватих неорганічних сполук.

3. Встановлено, що в результаті прямої інтеркаляції допованого ПАн в оксиди ванадію і молібдену можна одержувати нанокомпозити з високою електропровідністю на рівні 10 См/см, яка обумовлена вторинним допуванням ПАн.

4. Показано, що при інтеркаляції допованих ланцюгів ПАн в міжшаровий простір галерей наночастинок V2O5 і MoО3 позитивно заряджені фрагменти полімеру взаємодіють з центрами V4+ (або Мо5+), що може призводити до часткового дедопування полімеру і зменшення негативного заряду неорганічної матриці внаслідок перерозподілу заряду між компонентами.

5. Вперше показано можливість одержання нового класу гібридних нанокомпозитів типу гість-хазяїн, в яких в міжшарових галереях наночастинок V2O5 одночасно розміщені макромолекули поліетиленоксиду (ПЕО), здатні до іонної провідності, і супряженого полімеру (поліанілін, поліпірол (ППі)) з електронним типом електропровідності, причому макромолекули електропровідного полімеру (ПАн, ППі) вбудовуються в галереї V2O5 між макромолекулами ПЕО, а не розташовуються між ПЕО і V2O5 з утворенням додаткового шару.

6. Встановлено, що узгодженість значень редокс-потенціалів полі(2,5-димеркаптотіофену) (ПДТ) та V2O5, яка була досягнута за рахунок цілеспрямованого вибору структури гетерокільця полімеру з дисульфідними зв'язками, призводить до стабільності в процесі редокс-перетворень полімеру при заряді-розряді нанокомпозиту завдяки пригніченню розчинення в рідкому органічному електроліті продуктів відновлення ПДТ.

7. Показано, що взаємодія між компонентами гібридного нанокомпозиту (ПАн+ПДТ)-V2O5 обумовлює його стабільність в процесі редокс-перетворень при заряді-розряді і розрядну ємність (ПАн+ПДТ)-V2O5 на рівні 175 мА*год/г при С/12.

8. Показано вплив природи інтеркальованого полімеру на функціональні електрохімічні характеристики (розрядна ємність, стабільність при циклюванні) і коефіцієнти дифузії іонів літію в трикомпонентних нанокомпозитах і знайдено, що завдяки здатності до іонної провідності макромолекул ПЕО коефіцієнти дифузії іонів літію в трикомпонентних нанокомпозитах (ППі+ПЕО)V2O5 і (ПАн+ПЕО) V2O5 є в 2 рази більшими, ніж в двокомпонентному нанокомпозиті ПАн-V2O5, і на порядок більші, чим в ксерогелі V2O5.

9. Встановлено, що трикомпонентні нанокомпозити типу гість-хазяїн з інтеркальованими в галереї V2O5 макромолекулами електропровідного полімеру разом з ПЕО або ПДТ є перспективними катодними матеріалами для літієвих акумуляторів.



ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Посудиевский О. Ю., Курысь Я. И., Биcкулова С. А., Малиновский Ю. К., Походенко В. Д. Нанокомпозиты, получаемые путем прямой интеркаляции вторично допированного полианилина в V2O5 // Теорет. и эксперим. химия. - 2002. - Т. 38, №5. - С.274-277.

2. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Pokhodenko V. D. New polyaniline-MoO3 nanocomposite as a result of direct polymer intercalation // J. Mater. Chem. - 2002. - Vol. 12, N 5. - P.1446-1449.

3. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Pokhodenko V. D. New hybrid guest-host nanocomposites based on polyaniline, poly(ethylene oxide) and V2O5 // J. Mater. Chem. - 2004. - Vol. 14, N 9. - P.1419-1423.

4. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Pokhodenko V. D. Catode performance of new hybrid guest-host nanocomposites based on poly(2,5-dimercaptothiophene) // Electrochemistry Communications - 2005. - Vol. 7, N 5. - P.477-482.

5. Біcкулова С. О., Посудієвський О. Ю., Походенко В. Д. Матеріал для катода літієвих джерел струму та спосіб його одержання. Патент №66710 А (Україна). - Бюл. ? №5. - 2004.

6. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. O., Malinovsky Yu. K., Pokhodenko V. D. The features of charge transfer in host-guest nanocomposites based on transition metal oxides and polyaniline // Abstr. 3-rd International Conference „Electronic Processes in Organic Materials” (ICEPOM-3). - Kharkiv (Ukraine). - 2000. - P.144-145.

7. Posudievsky O. Yu., Kurys Ya. I., Biskulova S. A. Malinovsky Yu. K., Pokhodenko V. D. Self-Assembly of conducting polymer based host-guest nanocomposites with desirable electronic characteristics // Pr. of ESF European Research Conference “Chemistry and Physics of Multifunctional Materials”. - Acquafredda di Maratea (Italy). - 2001. - P.96.

8. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Pokhodenko V. D. Electronic processes in novel guest-host nanocomposite based on polyaniline, poly(ehtylene oxide) and V2O5 // Abstr. 4-th International Conference „Electronic Processes in Organic Materials” (ICEPOM-4). - Lviv (Ukraine). - 2002. - P.82-83.

9. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Konoshchuk N. V., Dyadyun V. S., Koshechko V. G., Pokhodenko V. D. Hybrid guest-host nanocomposites based on electroactive polymers for lithium batteries // NATO CARWC, “New Carbon based Materials for Electrochemical Energy Storage Systems”. - Chicago (USA). - 2003.- P.34.

10. Posudievsky O. Yu., Biskulova S. A., Pokhodenko V. D. The influence of the nature of polymer on discharge characteristics of guest-host nanocomposites based on electroactive polymers and transition metal oxides // Abstr. Book II 55-th Annual Meeting of International Society of Electrochemistry “Electrochemistry: from Nanostructures to Power Plants”.•- Tessaloniki (Greece). - 2004. - P.1235.

11. Посудиевский О. Ю., Биcкулова С. А., Конощук Н.В., Гончарук О. А., Походенко В. Д. Нанокомпозитные катодные материалы для литиевых аккумуляторов // Тези доп. конференції „Нанорозмірні системи. Електронна, атомна будова і властивості” (НАНСИС 2004). - 2004. - Київ (Україна). - С.228.



АНОТАЦІЇ

Біскулова С.О. Спектральні та електрохімічні властивості нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі електропровідних полімерів і оксидів ванадію та молібдену. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 - фізична хімія. - Інститут фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню загальних закономірностей формування нанокомпозитів типу гість-хазяїн на основі ЕПП і оксидів перехідних металів (V2O5 і MoO3), з'ясуванню впливу природи інтеркальованого полімеру і неорганічної матриці на спектральні властивості та електрохімічні характеристики даних нанокомпозитів, пов'язані з їх використанням в катодах літієвих акумуляторів.

В результаті проведених досліджень показана можливість проведення прямої інтеркаляції макромолекул вторинно допованого поліаніліну (ПАн) в міжшарові галереї наночастинок V2O5 і MoO3 з утворенням гібридних нанокомпозитів типу гість-хазяїн, висока електропровідність яких в основному обумовлена вторинним допуванням ПАн.

Встановлено вплив умов синтезу і природи полімерів на спектральні та електрохімічні властивості нового класу гібридних нанокомпозитів типу гість-хазяїн, в яких в міжшарових галереях наночастинок V2O5 одночасно розміщені макромолекули як поліетиленоксиду (ПЕО) або полі(2,5-дімеркаптотіофену) (ПДТ), так і супряженого полімеру з електронним типом електропровідності (поліанілін, поліпірол).

Показано, що ПДТ є стабільним в процесі редокс-перетворень при циклюванні нанокомпозиту ПДТ-V2O5. Використання ПДТ сумісно з ПАн дозволяє стабілізувати розрядну ємність гібридного трикомпонентного нанокомпозиту (ПАн+ПДТ)-V2O5 на рівні 175 мА•год/г при С/12.

Показано вплив природи інтеркальованого полімеру на функціональні електрохімічні характеристики і коефіцієнти дифузії іонів літію в трикомпонентних нанокомпозитах на основі ЕПП, ПЕО або ПДТ і V2O5 як потенційних катодних матеріалах літієвих акумуляторів.

Ключові слова: гібридні нанокомпозити, електропровідні полімери, оксиди перехідних металів, катодні матеріали.

Бискулова С.А. Спектральные и электрохимические свойства нанокомпозитов типа гость-хозяин на основе электропроводящих полимеров и оксидов ванадия и молибдена. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.04 - физическая химия. - Институт физической химии им.Л.В.Писаржевского НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертация посвящена изучению общих закономерностей формирования нанокомпозитов типа гость-хозяин на основе ЭПП и оксидов ванадия и молибдена (V2O5 и MoO3), выяснение влияния способа получения, природы ЭПП и неорганической матрицы на спектральные свойства и электрохимические характеристики данных нанокомпозитов, связанные с их использованием в катодах литиевых аккумуляторов.

Показана возможность получения нанокомпозитов типа гость-хозяин путем прямой интеркаляции макромолекул вторично допированного м-крезолом 10 камфорасульфокислого полианилина (ПАн?КСК) в межслоевые галереи наночастиц V2O5 и MoO3, причем движущей силой процесса формирования нанокомпозитов, является, вероятно, обмен катионов ? протонов и ионов лития, которые находятся внутри наночастиц соответствующих оксидов и стабилизируют их водные золи, ? на положительно заряженные цепи полианилина. Это определяет универсальность предложенного метода, который можно использовать для других слоистых неорганических соединений.

Установлено, что полученные гибридные нанокомпозиты ПАн?КСК-MexOy (Me=V, Mo) обладают удельной электропроводностью порядка 10 См/см, обусловленной, в основном, вторично допированным полианилином, расположенным вне галерей неорганической матрицы.

Показано, что при интеркаляции допированных цепей ПАн внутрь галерей наночастиц V2O5 (или MoO3) положительно заряженные фрагменты полимера, по-видимому, взаимодействуют с восстановленными центрами V4+ (или Мо5+), что может приводить к депротонированию полимера и увеличению степени окисления металла в неорганической матрице.

Впервые получены новые трехкомпонентные нанокомпозиты, в которых в межслоевых галереях наночастиц V2O5 одновременно присутствуют макромолекулы как полиэтиленоксида (ПЭО), способного к ионной проводимости, так и сопряженного полимера (полианилин, полипиррол (ППи)) с электронным типом электропроводности, причем макромолекулы ЭПП встраиваются в галереях V2O5 между макромолекулами ПЭО, а не размещаются между макромолекулами ПЭО и V2O5 с образованием дополнительного слоя.

Установлено, что согласованность значений редокс-потенциалов поли(2,5-димеркаптотиофена) и V2O5, достигнутая за счет целенаправленного выбора структуры гетерокольца полимера с дисульфидными связями, приводит к стабилизации ПДТ в процессе редокс-превращений при заряде-разряде нанокомпозита ПДТ-V2O5, благодаря подавлению растворения в жидком органическом электролите продуктов восстановления ПДТ.

Показано, что взаимодействие между компонентами гибридного трехкомпонентного нанокомпозита (ПАн+ПДТ)-V2O5 обуславливает его стабильность при многократных редокс-превращениях и разрядную емкость (ПАн+ПДТ)-V2O5 на уровне 175 мА•час/г при разряде на протяжении 12 часов (С/12).

Показано влияние природы интеркалированного полимера на функциональные электрохимические характеристики материалов (разрядная емкость, стабильность при циклировании) и коэффициенты диффузии ионов лития в трехкомпонентных нанокомпозитах при заряде-разряде. Найдено, что благодаря способности ПЭО к ионной проводимости, коэффициенты диффузии ионов лития в трехкомпонентных нанокомпозитах (ППи+ПЭО)-V2O5 и (ПАн+ПЭО)-V2O5 в 2 раза выше, чем в двухкомпонентном нанокомпозите ПАн-V2O5, и на порядок больше, чем в ксерогеле V2O5.

Установлено, что трехкомпонентные нанокомпозиты типа гость-хозяин с интеркалированными в галереи V2O5 макромолекулами ЭПП вместе с ПЭО или ПДТ являются перспективными катодными материалами для литиевых аккумуляторов.

Ключевые слова: гибридные нанокомпозиты, электропроводящие полимеры, оксиды переходных металлов, катодные материалы.

Biskulova S.A. Spectral and electrochemical properties of the guest-host nanocomposites based on conducting polymers and oxides of vanadium and molybdenum. - Manuscript.

Thesis for Candidate Degree in Chemistry in speciality 02.00.04 - physical chemistry. - L.V.Pisarzhevsky Institute of Physical Chemistry of NAS of Ukraine, Kyiv, 2006.

The thesis is devoted to investigation of general regularities of formation of the guest-host nanocomposites based on conducting polymers (CP) and transition metal oxides (V2O5 and MoO3), elucidation of the influence of the preparation method, the nature of intercalated polymer and inorganic matrix on spectral properties and electrochemical characteristics of these nanocomposites connected with their usage as cathodes in lithium batteries.

According to the results, there is a feasibility of preparing guest-host nanocomposites via direct intercalation of secondary doped polyaniline macromolecules into the interlayer galleries of V2O5 and MoO3 nanoparticles, high conductivity of which is caused by secondary doping of the polyaniline.

It is established that the preparation conditions and polymer nature influence on spectral and electrochemical properties of the new class of host-guest hybrid nanocomposites, inside the interlayer galleries of V2O5 nanoparticles of which the macromolecules of polyethyleneoxide (PEO) able to conduct ions as well as the conjugated polymer with electron-type conductivity (polyaniline, polypyrrole) are simultaneously located.

It is shown that poly(2,5-dimercaptothiophene) possesses stablility during redox transitions at cycling of PDT-V2O5 nanocomposite. The usage of PDT together with PAn allows us to stabilize the discharge capacity of (PAn+PDT)-V2O5 hybrid nanocomposite at the level of 175 mA•h/g at C/12.

The influence of the nature of the intercalated polymers on the functional electrochemical characteristics and diffusion of lithium ion in three-component nanocomposites based on CP, PEO or PDT and V2O5 as potential cathode materials of lithium batteries is established.

Key words: hybrid nanocomposites, conducting polymers, oxides of transition metals, cathode materials.

Размещено на Allbest.ru

...