Наноструктурный углеродный материал, полученный короткоимпульсным лазерным излучением

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Рассматривается возможность использования короткоимпульсной лазерной обработки полиимидной пленки для получения углеродных наноструктур в качестве электродного материала суперконденсаторов. Представленная в работе технология короткоимпульсной лазерной обработки перспективна для изготовления нанодисперсных структур порошков и покрытий с широкими возможностями выбора комбинаций материалов. Короткоимпульсная лазерная обработка полиимидной пленки в среде аргона приводит к формированию мезопористостого нанокристаллического графита с sp2-гибридизацией и удельной поверхностью ~1100 м2·г–1. Функциональные характеристики синтезируемых материалов соответствуют требованиям, предъявляемым к электродному материалу суперконденсатора. Максимальная удельная емкость электродов на основе нанокристаллического графита составила 155 Ф·г–1. Таким образом, метод короткоимпульсной лазерной обработки может быть использован для формирования пористого углеродного материала в качестве компонента материалов для электродов суперконденсаторов.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Татьяна Писарева

Удмуртский государственный университет

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8381-2674

к.т.н., доцент

Ресей, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

Евгений Харанжевский

Удмуртский государственный университет

Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1525-2169

д.т.н., проф.

Ресей, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

Сергей Решетников

Удмуртский государственный университет

Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3072-2341

д.х.н., проф.

Ресей, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

Әдебиет тізімі

  1. Burke A. Ultracapacitors: Why, how, and where is the technology // J. Power Sources. 2000. V. 9. N 1. P. 37–50. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(00)00485-7
  2. Янилкин И. В., Саметов А. А., Школьников Е. И. Влияние количества связующего фторопласта Ф4 в угольных электродах на характеристики суперконденсаторов // ЖПХ. 2015. Т. 88. № 2. С. 336–344 [Yanilkin I. V., Sametov A. A., Shkolʹnikov E. I. Effect of the amount of f4 fluoroplastic binder in carbon electrodes on characteristics of supercapacitors // Russ. J. Appl. Chem. 2015. V. 88. N 2. P. 335–342. https://doi.org/10.1134/S107042721502024X ].
  3. Янилкин И. В., Саметов А. А., Атаманюк И. Н., Вольперт А., Добеле Г. В., Журилова М. А., Григоренко А. А., Колокольников В. Н., Вервикишко Д. Е., Школьников Е. И. Пористая структура и электрическая емкость углей из древесины в водном и органическом электролите // ЖПХ. 2015. Т. 88. № 7. С. 1066–1076 [Yanilkin I. V., Sametov A. A., Atamanyuk I. N., Volpert A., Dobele G. V., Zhurilova M. A., Grigorenko A. A., Kolokolʹnikov V. N., Vervikishko D. E., Shkolnikov E. I. Porous structure and electrical capacitance of charcoals in aqueous and organic electrolytes // Russ. J. Appl. Chem. 2015. V. 88. N 7. P. 1157−1167. https://doi.org/10.1134/S1070427215070095 ].
  4. Peng Zh., Ye R., Mann J. A., Zakhidov D., Li Y., Smalley P. R., Lin J., Tour J. M. Flexible Boron-doped laser-induced graphene microsupercapacitors // ACS Nano. 2015. V. 9. N 6. P. 5868−5875. https://doi.org/10.1021/acsnano.5b00436
  5. Peng Zh., Lin J., Ye R., Samuel E. L. G., Tour J. M. Flexible and stackable laser-induced graphene supercapacitors // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. N 5. P. 3414−3419. https://doi.org/10.1021/am509065d
  6. Ye J.-S., Cui H. F., Liu X., Lim T. M., Zhang W.-D., Sheu F.-Sh. Preparation and characterization of aligned carbon nanotube–ruthenium oxide nanocomposites for supercapacitors // Small. 2005. V. 1. N 5. P. 560–565. https://doi.org/10.1002/smll.200400137
  7. Reddy A. L. M., Ramaprabhu S. Nanocrystalline metal oxides dispersed multiwalled carbon nanotubes as supercapacitor electrodes // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. N 21. P. 7727–7734. https://doi.org/10.1021/jp069006m
  8. Писарева Т. А., Харанжевский Е. В., Решетников С. М. Синтез нанокристаллического графита для электродов суперконденсаторов методом короткоимпульсной лазерной обработки полиимидной пленки // ЖПХ. 2016. V. 89. № 6. С. 736–743 [Pisareva T. A., Kharanzhevskii E. V., Reshetnikov S. M. Synthesis of nanocrystalline graphite for supercapacitor electrodes by short-pulse laser processing of a polyimide film // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 6. P. 897–903. https://doi.org/10.1134/S1070427216060082 ].
  9. Donnet C., Erdemir A. Tribology of diamond-like carbon films: Fundamentals and applications. Springer, 2008. Р. 672.
  10. Филиппов М. М. Рамановская спектроскопия как метод изучения глубоко углефицированного органического вещества. Часть 1. Основные направления использования // Тр. Карельского науч. центра РАН. 2014. № 1. С. 115–134. https://elibrary.ru/rxwolr
  11. Zapata-Benabithe Z., Carrasco-Marin F., Vicente J., Moreno-Castilla C. Carbon xerogel microspheres and monoliths from resorcinol-formaldehyde mixtures with varying dilution ratios: Preparation, surface characteristics, and electrochemical double-layer capacitances // Langmuir. 2013. V. 29. N 20. P. 6166–6173. https://doi.org/10.1021/la4007422
  12. Чирков Ю. Г., Ростокин В. И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного суперконденсатора: гальваностатика, определение эффективных коэффициентов, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. 2014. V. 50. № 1. С. 16–31. https://doi.org/10.7868/S0424857014010034 [Chirkov Yu. G., Rostokin V. I. Computer simulation of active layers in double-layer supercapacitors: Galvanostatics, determination of effective coefficients, and calculation of overall characteristics // Russ. J. Electrochem. 2014. V. 50. N 1. P. 13–26. https://doi.org/10.1134/S1023193514010030 ].
  13. Чирков Ю. Г., Ростокин В. И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного суперконденсатора: оптимизация режимов заряда и структуры активного слоя, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. 2014. V. 50. № 3. С. 235–250. https://doi.org/10.7868/S0424857014030037 [Chirkov Yu. G., Rostokin V. I. Computer simulation of active layers in the electric double layer supercapacitor: Optimization of active layer charging modes and structure, calculation of overall characteristics // Russ. J. Electrochem. 2014. V. 50. N 1. P. 208–222. https://https://doi.org/10.1134/S1023193514030033 ].

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024