Морфологічні та електрохімічні властивості вуглецевих електродних матеріалів, отриманих на основі лактози

Abstract

У роботі досліджено морфологічні та електрохімічні властивості вуглецевих електродних матеріалів, отриманих на основі D-лактози, шляхом змішування вуглецевого прекурсору з активуючим реагентом, вибраного з ряду КОН, K2CO3, ZnCl2, SnCl2∙2H2O, та прожарювання композиційної суміші за температури 800 °С. Після розчинення та вилучення із об’єму дослідних зразків K2O, ZnO або SnO питома поверхня вуглецевих матеріалів збільшується в 1,7-4,2 рази, а питома електропровідність – в 1,4-2,8 разів. За ефективністю впливу на властивості вуглецевих структур активуючі реагенти можна розмістити в такій послідовності: ZnCl2> КОН > K2CO3> SnCl2∙2H2O. Встановлено, що найвищою пи- томою ємністю, як електродний матеріал для суперконденсатора, володіє зразок з найбільшою пито- мою електропровідністю (78 Ом – 1∙м – 1), отриманий з використанням активуючого реагенту КОН. При розрядженні суперконденсатора струмами 10-100 мА ємність електродного матеріалу становила 176- 157 Ф∙г – 1. З’ясовано, що відмінність у значеннях ємності дослідних зразків зумовлена різним хіміч- ним станом їх поверхні.

В работе исследованы морфологические и электрохимические свойства углеродных электродных материалов, полученных на основе D-лактозы, путем смешивания углеродного прекурсора с активи- рующим реагентом, выбранным из ряда КОН, K2CO3, ZnCl2, SnCl2∙2H2O, и прожарки композиционной смеси при температуре 800°С. После растворения и удаления из объема опытных образцов K2O, ZnO или SnO, удельная поверхность углеродных материалов увеличивается в 1,7-4,2 раза, а удельная электропроводимость - в 1,4-2,8 раз. По эффективности воздействия на свойства углеродных структур активирующие реагенты можно разместить в такой последовательности: ZnCl2 > КОН > K2CO3>SnCl2∙2H2O. Установлено, что наиболее высокой удельной емкостью, как электродный материал для суперконденсатора, обладает образец с наибольшей удельной электропроводностью (78 Ом– 1∙м– 1), полученный с использованием активирующего реагента КОН. При разрядке суперконденсатора токами 10-100 мА емкость электродного материала составляла 176-157 Ф∙г – 1. Установлено, что различие в значениях емкости опытных образцов обусловлено различным химическим состоянием их поверхности.

The article explores the morphological and electrochemical properties of carbon electrode materials derived from D-lactose by mixing of carbon precursor with activating reagent selected from a number КОН, K2CO3, ZnCl2, SnCl2∙2H2O, and calcining the composite mixture at 800 °С. After dissolution and removal of K2O, ZnO or SnO from volume of prototypes specific surface of carbon materials increases in 1,7-4,2 times, and electrical conductivity - in 1,4-2,8 times. The activating reagents for effective influence on the properties of carbon structures can be placed in the following order: ZnCl2 > КОН > K2CO3 > SnCl2∙2H2O. It is set that the highest specific capacity as an electrode material for supercapacitor has a sample with the highest electrical conductivity (78 Оhm – 1∙m – 1) obtained using KOH activating reagent. The electrode material capacity was 176-157 F∙g – 1 at discharge currents of 10-100 mA. It was found that the difference in the values of capacitance of prototypes caused by different chemical state of their surface.