PL222539B1 - Eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza - Google Patents
Eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelazaInfo
- Publication number
- PL222539B1 PL222539B1 PL397884A PL39788412A PL222539B1 PL 222539 B1 PL222539 B1 PL 222539B1 PL 397884 A PL397884 A PL 397884A PL 39788412 A PL39788412 A PL 39788412A PL 222539 B1 PL222539 B1 PL 222539B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- graphite
- chloride
- intercalation
- exfoliation
- compound
- Prior art date
Links
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims description 57
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims description 57
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 title claims description 39
- -1 graphite compound Chemical class 0.000 title claims description 13
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 7
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 6
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 title 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 title 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 69
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 53
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 53
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 4
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza, mający zastosowanie jako m.in. katalizator, aktywna elektroda.
Eksfoliowane interkalacyjne związki grafitu budzą szerokie zainteresowanie ze względu na ich niezwykle interesujące właściwości fizykochemiczne. Materiały te zachowują właściwości pierwotnego interkalacyjnego związku grafitu, a zarazem nabywają nowe właściwości w wyniku procesu eksfoliacji, tup: znacznie zwiększają się powierzchnia właściwa i porowatość, rośnie rozproszenie interkalatu (katalizatora), wzrasta zdolność sorpcyjna oraz zmniejsza się gęstość nasypowa.
Eksfoliowane interkalacyjne związki grafitu (EIZG) powstają w wyniku eksfoliacji interkalacyjnych związków grafitu (IZG). Szczególną uwagę przyciągają eksfoliowane multiinterkalacyjne związki grafitu wytworzone w wyniku eksfoliacji związków interkalacyjnych zawierających w strukturze grafitu więcej niż jeden rodzaj interkalatu. Dzięki swoim unikalnym właściwościom eksfoliowane interkalacyjne związki grafitu mogą być stosowane między innymi jako katalizatory reakcji chemicznych o wysokim rozproszeniu lub nanokompozytowe materiały elektrodowe o wysoce rozwiniętej powierzchni właściwej.
Proces eksfoliacji polega na szybkim, całkowitym lub częściowym, usunięciu interkalatu z sieci krystalicznej IZG lub na jego rozkładzie w sieci grafitu, i następczym rozszczepieniem i wzrostem objętości łusek, ziaren lub włókien grafitowych wzdłuż krystalograficznej osi c. W przypadku całkowitego usunięcia interkalatu otrzymuje się eksfoliowany grafit. Natomiast w przypadku tylko częściowego usunięcia interkalatu z sieci IZG produktem procesu eksfoliacji jest eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu (EIZG), który łączy w sobie właściwości charakterystyczne dla eksfoliowanego grafitu (rozwinięta powierzchnia właściwa, niska gęstość, zdolności adsorpcyjne) z aktywnością chemiczną i elektrochemiczną, wynikającą z obecności interkalatu.
W zależności od tego, jakie jest źródło energii inicjującej proces eksfoliacji, wyróżnia się:
♦ eksfoliację termiczną, ♦ eksfoliację chemiczną, ♦ eksfoliację elektrochemiczną.
Metoda eksfoliacji termicznej polega na rozkładzie interkalatu znajdującego się pomiędzy płaszczyznami grafenowymi pod wpływem wysokiej temperatury rzędu kilkuset stopni Celsjusza, Termiczny rozkład interkalatu powoduje wytworzenie produktów gazowych, które początkowo gromadzone są w przestrzeniach międzywarstwowych sieci grafitu. Po osiągnięciu granicznego ciśnienia wyrzucane są one gwałtownie z dużą siłą powodując eksfoliację łusek grafitu. Jako przykład procesu eksfoliacji termicznej podać można eksfoliację interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem żelaza w temperaturze około 800°C. W wyniku rozkładu termicznego interkalatu (chlorku żelaza) powstaje gazowy chlor, który ulega kumulacji w przestrzeniach między warstwami grafenowymi. W kolejnym etapie eksfoliacji, na skutek wzrastającego ciśnienia chloru, następuje gwałtowne wyrzucenie gazu z przestrzeni międzywarstwowych, co powoduje pofałdowanie łusek grafitu, wzrost ich grubości i objętości. Produktem procesu eksfoliacji termicznej interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem żelaza oprócz gazowego chloru jest eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z tlenkiem żelaza. Proces eksfoliacji termicznej zależy od takich czynników jak: temperatura i czas procesu, rodzaj i stężenie interkalatu znajdującego się w strukturze grafitu oraz rozmiary łusek lub włókien grafitowych.
Eksfoliacja chemiczna zachodzi na skutek reakcji chemicznej przebiegającej w fazie ciekłej pomiędzy interkalatem, a innym reagentem chemicznym. Przykładem procesu chemicznej eksfoliacji jest reakcja interkalacyjnego związku grafitu zawierającego tlenek chromu (VI) z nadtlenkiem wodoru, prowadzona w temperaturze pokojowej. W wyniku reakcji interkalatu - tlenku chromu (V1) - 2 nadtlenkiem wodoru wydziela się aktywny gazowy tlen, który dyfundując w przestrzeni międzywarstwowych grafitu powoduje ich eksfoliację. Na kinetykę procesu eksfoliacji chemicznej wpływ mają: stężenie reagenta powodującego eksfoliację (nadtlenku wodoru), rodzaj i skład chemiczny i stężenie interkalatu w sieci grafitu, zależna od metody otrzymywania struktura interkalacyjnego związku grafitu.
Innym przykładem procesu eksfoliacji jest eksfoliacja elektrochemiczna. Wśród metod elektrochemicznych wykorzystywanych do procesu eksfoliacji wyróżnić można:
♦ metodę potencjodynamiczną, ♦ metodę galwanostatyczną, ♦ metodę potencjodynamiczną.
PL 222 539 B1
Metody elektrochemiczne są metodami znacznie bardziej bezpiecznymi od metod termicznych. W porównaniu do procesami eksfoliacji termicznej i chemicznej, jedną z najważniejszych zalet elektrochemicznych metod eksfoliacji interkalacyjnych związków grafitu jest możliwość kontroli procesu. W zależności od typu stosowanej techniki elektrochemicznej, kontrolując albo wielkość przepuszczanego ładunku elektrycznego (w przypadku eksfoliacji prowadzonej metodą galwanostatyczną), albo wartość przykładanego potencjału {w przypadku stosowania metody potencjostatycznej), albo zakres skanowania potencjałowego (metoda potencjodynamiczną) można uzyskać produkt zgodny z zaprojektowanymi właściwościami, takimi jak rozwinięcie powierzchni, rozbudowa struktury mezo- i makroporowatej.
Przykładem zastosowania metody eksfoliacji elektrochemicznej jest proces eksfoliacji interkalacyjnego związku grafitu z kwasem siarkowym (H2SO4-IZG), przebiegający w trakcie anodowego utlenienia tego związku w kwasie mrówkowym. W wyniku anodowego utleniania H2SO4-IZG w elektrolicie zawierającym kwas mrówkowy (HCOOH) następuje proces interkalacji kwasu mrówkowego w strukturę grafitu. Otrzymany biinterkalacyjny związek grafitu (H2SO4-HCOOH-IZG) jest wysoce niestabilny, ponieważ wtórny interkalat (HCOOH) gwałtownie reagując z kwasem siarkowym obecnym w strukturze grafitu ulega rozkładowi do tlenku węgla i wody. Szybko rosnące pomiędzy warstwami grafenowymi ciśnienie tworzącego się tlenku węgła powoduje eksfoliację interkalacyjnego związku grafitu.
Struktura powstałego eksfoliowanego grafitu różni się nieznacznie od eksfoliowanego grafitu otrzymanego metoda termiczną.
Innym przykładem eksfoliacji elektrochemicznej jest proces zachodzący podczas katodowego wydzielania wodoru na elektrodzie wykonanej z interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu (NiCI2-lZG), przebiegający w elektrolicie alkalicznym. Metoda eksfoliacji elektrochemicznej interkalacyjnych związków grafitu w wyniku polaryzacji katodowej, w trakcie której przebiega między innymi proces odwracalnej sorpcji wodoru chroniony jest przedstawiony w wynalazku P 383264, Nikiel tworzący się w strukturze grafitu w trakcie polaryzacji katodowej katalizuje proces katodowego wydzielania wodoru, który, z kolei, w powoduje rozwarstwienie i pofałdowanie warstw grafenowych, a w efekcie eksfoliację elektrochemiczną materiału elektrodowego. Proces ten przebiega w temperaturze pokojowej i charakteryzuje się dużą prostotą oraz stosunkowo niskim kosztem.
Na przebieg procesu elektrochemicznej eksfoliacji, największy wpływ mają:
♦ rodzaj interkalacyjnego związku grafitu, ♦ struktura krystaliczna interkalacyjnego związku grafitu, ♦ stężenie interkalatu w sieci grafitu, ♦ rodzaj elektrolitu, ♦ parametry procesu eksfoliacji elektrochemicznej, charakterystyczne dla danej metody, tzn. gęstość prądu elektrycznego w metodzie galwanostatycznej, wartość potencjału w metodzie potencjostatycznej oraz szerokość zakresu potencjałowego w metodzie potencjodynamicznej.
Podobnym typem materiału, który opisany został w patencie amerykańskim US 2007134151 są grafityzowane włókna zawierające brane cząstki metali otrzymane metod; termicznej grafityzacji w temperaturze 800-1800°C. Materiał ten jednak wyraźnie różni się od eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu NiCl2h-PolCl2FeCl3-EIZG stanowiącego przedmiot zgłoszenia patentowego P 397884 zarówno pod względem metody otrzymania, zastosowanego prekursora, jak i struktura oraz właściwości wytworzonego materiału.
Istotą wynalazku jest eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza, którego stanowi eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu NiCl2 FeCl3-EIZG zawierający w swojej strukturze trzy interkalaty chlorek niklu, chlorek palladu i chlorek żelaza w stosunku 20:1:2,5.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty: techniczno-użytkowe:
niska gęstość, wynikająca z zastosowania niezwykle lekkiego eksfoliowanego grafitu, rozwinięta powierzchnia właściwa otrzymanego produktu, niska oporność wewnętrzna, zróżnicowane właściwości fizykochemiczne produktu, wysokie rozproszenie składników metalicznych (interkalatu) w strukturze otrzymanego produktu, obecność w strukturze otrzymanego produktu kilku składników metalicznych, wykazujących wysoką aktywność katalityczną w licznych procesach chemicznych i elektrochemicznych.
PL 222 539 B1 możliwość wykorzystania produktu między innymi w elektrochemicznych procesach magazynowania i konwersji energii, takich jak odwracalna sorpcja wodoru oraz utlenianie metanolu.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia zdjęcia SEM przedstawiające morfologię interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd) przed (a) i po (B) procesie eksfoliacji elektrochemicznej, fig. 2 przedstawia rentgenogram interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd) przed (—) i po (---) procesie eksfoliacji elektrochemicznej, fig. 3 przedstawia zdjęcia SEM przedstawiające morfologię interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd) przed (a) i po (B) procesie eksfoliacji chemicznej, a fig. 4 przedstawia rentgenogram interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd) przed (—) i po (---) procesie eksfoliacji chemicznej.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
P r z y k ł a d 1
Proces elektrochemicznej eksfoliacji NiCI2-PdCI2-FeCl3-IZG prowadzono w układzie trójelektrodowym. Elektrodą pracującą była elektroda wykonana z NiCI2-PdCl2-FeCI3-IZG, elektrodą przeciwną był drut platynowy, a rolę elektrody odniesienia pełniła elektroda Hg/HgO/6M KOH. Proces prowadzono w 6 M wodnym roztworze KOH. Jako kolektor prądowy zastosowano pręt grafitowy wykonany ze spektralnie czystego grafitu o średnicy 5 mm. Materiał elektrodowy zasypywany był wokół kolektora do porowatej kieszeni poliamidowej. Proces eksfoliacji elektrochemicznej prowadzono z wykorzystaniem metod woltamperometrii cyklicznej i potencjostatycznej. W pierwszym etapie procesu przeprowadzono 10 pełnych potencjodynamicznych cykli w zakresie potencjałowym -1,2 θ 0,2 V z szybkością skanowania potencjałowego 10 mV/s. W 11 cyklu, po osiągnięciu dolnej granicy potencjału -1,2 V skanowanie potencjałowe zostało zatrzymane w celu przeprowadzenia potencjostatycznej sorpcji wodoru. Po 15 min. potencjostatycznej sorpcji i zmianie kierunku polaryzacji z katodowej na anodową, kontyn uowano pomiary potencjodynamiczne w celu zamknięcia pełnego cyklu, po czym przeprowadzono kolejno 5 pełnych cykli potencjodynamicznych. Procedurę tę powtórzono kilkakrotnie wydłużając stopniowo czas potencjostatycznej sorpcji wodoru z 15 do 120 minut, W zależności od liczby przeprowadzanych cykli potencjostatycznej i potencjodynamicznej sorpcji wodoru otrzymywany eksfoliowany NiCI2-PdCI2FeCl3-IZG charakteryzuje się różnym stopniem ekspansji. Im częściej powtarzany jest opisywany schemat procesu, tym większy jest wzrost objętości eksfoliowanego NiCl2-PdCI2-FeCl3-EIZG (większy stopień ekspansji). Po zakończonym procesie, otrzymany związek przemywano dużą ilością wody destylowanej do uzyskania pH obojętnego i wysuszono.
Wpływ procesu eksfoliacji elektrochemicznej na morfologię otrzymanego związku przedstawiono na fig. 1 . Proces eksfoliacji elektrochemicznej spowodował wytworzenie materiału porowatego będącego wynikiem wielokrotnego rozwarstwienia łusek grafitowych i ich urozmaiconego pofałdowania, W efekcie eksfoliacji doszło do wzrostu objętości łusek grafitowych preferencyjnie wzdłuż osi krystalograficznej c. Na fig. 1 widać, że grubość łusek grafitu uległa zwiększeniu z 40 pm do 400 pm.
Fig. 1. Zdjęcia SEM przedstawiające morfologię interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd) przed (a) i po (b) procesie eksfoliacji elektrochemicznej.
PL 222 539 B1
ŃiCL- PtfGt, - F»Cł/ iZG
MCI.- PdCt - ? eCi.· GiZs mutKiwn
6000
Fig. 2. Rentgenogram interkalacyjnego zwigzku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe i Pd) przed (—) i po (·) procesie eksfoliacji elektrochemicznej
Na fig. 2 przedstawiono rentgenogramy obrazujące wpływ procesu eksfoliacji elektrochemicznej na strukturę krystaliczną otrzymanego materiału. W wyniku tego procesu obserwuje się znaczne zmniejszenie intensywności pików pochodzących od obecnego w sieci grafitu interkalatu. Tłumaczyć to można jego częściową deinterkalacją połączoną ze zmianą składu chemicznego. Dodatkowo w wyniku procesu częściowej deinterkalacji na rentgenogramie pojawia się pik pochodzący od czystego grafitu (pozbawionego interkalatu). Obecność piku grafitowego dowodzi, że otrzymany związek zachowuje strukturę grafitu o zwiększonym stopniu zdefektowania
Fig. 2. Rentgenogram interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe i Pd) przed (—) i po (—) procesie eksfoliacji elektrochemicznej.
P r z y k ł a d 2
Wytwarzanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu typu NiCI2-PdCl2-FeCl3-EIZG w procesie eksfoliacji chemiczne] NiCI2-PdCl2-FeCl3-IZG polega na umieszczeniu otrzymanego związku interkalacyjnego w 30% roztworze nadtlenku wodoru. Proces prowadzono w temperaturze pokojowej przez okres 24 godzin. W wyniku utleniającego oddziaływania nadtlenku wodoru na interkalat znajdujący się w strukturze grafitu następuje rozkład interkalatu, któremu towarzyszyła eksfoliacja łusek grafitu. Stopień wzrostu objętości łusek zależny jest od czasu prowadzenia procesu i wzrasta wraz z jego wydłużaniem. Otrzymany produkt w postaci NiCl2-PdCI2-FeCl3-EIZG przemyto wodą destylowaną cło do pH i wysuszono na powietrzu.
Na fig. 3 przedstawiono zdjęcie ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawiające morfologię otrzymanego związku. W wyniku procesu eksfoliacji chemicznej nastąpiło pofałdowanie oraz
PL 222 539 B1 wielokrotne rozwarstwienie łusek grafitowych przyczyniając się do znacznego zwiększenia porowatości otrzymanego związku NiCl2-PdCI2-FeCl3-EIZG. W wyniku procesu eksfoliacji chemicznej nastąpił wzrost objętości łusek grafitowych preferencyjnie wzdłuż osi krystalograficznej c z 40 μm do 400 μm (fig. 3).
fig. 3. Zdjęcia S£M przedstawiające morfologię interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe, Pd} przed (a) i pa (b) procesie eksfoliacji chemicznej.
Fig. 4. Rentgenogram interkalacyjnego związku grafitu z chlorkami metali (Ni, Fe i Pd) przed (—} i po {—) procesie eksfoliacji chemicznej.
PL 222 539 B1
Przedstawione na fig. 4 rentgenogramy potwierdzają, że proces eksfoliacji chemicznej przyczynia się do zmiany struktury krystalicznej otrzymanego związku, czego efektem jest zmniejszenie inte nsywności pików związanych z obecnością interkalatu w sieci grafitu oraz pojawienie się piku grafitowego odpowiadającego czystej fazie grafitowej. Pojawienie się piku grafitowego oraz zmniejszenie intensywności pików pochodzących od interkalatu zlokalizowanego w sieci grafitu spowodowane jest zdefektowaniem struktury krystalicznej eksfoliowanego związku NiCl2-PdCI2-FeCl3-EIZG w wyniku procesu częściowej deinterkalacji oraz zmiany składu chemicznego.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweEksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza, znamienny tym, że stanowi go eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu NiCl2-PdCI2-FeCl3-EIZG, zawierający w swojej strukturze trzy interkalaty chlorek niklu, chlorek palladu i chlorek żelaza w stosunku 20:1:2,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL397884A PL222539B1 (pl) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL397884A PL222539B1 (pl) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL397884A1 PL397884A1 (pl) | 2013-07-22 |
| PL222539B1 true PL222539B1 (pl) | 2016-08-31 |
Family
ID=48877684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL397884A PL222539B1 (pl) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Eksfoliowany multiinterkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, chlorkiem palladu i chlorkiem żelaza |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL222539B1 (pl) |
-
2012
- 2012-01-19 PL PL397884A patent/PL222539B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL397884A1 (pl) | 2013-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Binder-free graphene foams for O 2 electrodes of Li–O 2 batteries | |
| Ding et al. | Controlled synthesis of hierarchical NiO nanosheet hollow spheres with enhanced supercapacitive performance | |
| US12344944B2 (en) | Method for HF-free facile and rapid synthesis of MXenes related compounds | |
| Ojha et al. | Synthesis and characterization of reduced graphene oxide decorated with CeO2-doped MnO2 nanorods for supercapacitor applications | |
| Li et al. | Chemical activation of nitrogen and sulfur co-doped graphene as defect-rich carbocatalyst for electrochemical water splitting | |
| Malik et al. | Electrochemical reduction of CO2 to methanol over MWCNTs impregnated with Cu2O | |
| Jinxi et al. | Tailoring of ZnFe2O4-ZrO2-based nanoarchitectures catalyst for supercapacitor electrode material and methanol oxidation reaction | |
| Le et al. | Biotemplate derived three dimensional nitrogen doped graphene@ MnO2 as bifunctional material for supercapacitor and oxygen reduction reaction catalyst | |
| Wang et al. | One-pot synthesis of nitrogen and sulfur co-doped graphene as efficient metal-free electrocatalysts for the oxygen reduction reaction | |
| Sathish et al. | Supercritical fluid assisted synthesis of N-doped graphene nanosheets and their capacitance behavior in ionic liquid and aqueous electrolytes | |
| Iqbal et al. | Highly flexible NiCo2O4/CNTs doped carbon nanofibers for CO2 adsorption and supercapacitor electrodes | |
| Zeng et al. | Supercapacitors based on high-quality graphene scrolls | |
| Pi et al. | Hierarchical porous activated carbon in OER with high efficiency | |
| Li et al. | Bamboo-like N, S-doped carbon nanotubes with encapsulated Co nanoparticles as high-performance electrocatalyst for liquid and flexible all-solid-state rechargeable Zn-air batteries | |
| Veksha et al. | Synthesis of CaCr2O4/carbon nanoplatelets from non-condensable pyrolysis gas of plastics for oxygen reduction reaction and charge storage | |
| Batool et al. | Synergistic enhancement of electrochemical performance of NiFe 2 O 4@ Ni-MOF nanoflake hybrids for high-performance energy storage applications | |
| CA3097405A1 (en) | Reduced graphene oxide/manganese(iv) oxide nanocomposite and electrode comprising same, method of manufacture of various graphene material/metal oxide nanocomposites | |
| Lu et al. | Controllable synthesis of hollow spherical nickel chalcogenide (NiS 2 and NiSe 2) decorated with graphene for efficient supercapacitor electrodes | |
| Renani et al. | Fabrication and design of new redox active azure A/3D graphene aerogel and conductive trypan blue–nickel MOF nanosheet array electrodes for an asymmetric supercapattery | |
| Lu et al. | Cobalt ferrite on honeycomb-like algae-derived nitrogen-doped carbon for electrocatalytic oxygen reduction and ultra-cycle-stable lithium storage | |
| Shelke et al. | Synthesis of Ni3V2O8-rGO composite nanostructure for high-performance hybrid supercapacitors via hydrothermal method | |
| Tao et al. | A free template strategy for the fabrication of nickel/cobalt double hydroxide microspheres with tunable nanostructure and morphology for high performance supercapacitors | |
| Meng et al. | Three-dimensional nickel hydroxide/graphene composite hydrogels and their transformation to NiO/graphene composites for energy storage | |
| Ruiz-García et al. | Graphene-clay based nanomaterials for clean energy storage | |
| Yu et al. | Highly dispersed Mn2O3 microspheres: Facile solvothermal synthesis and their application as Li-ion battery anodes |