उच्च गुणवत्ता वाली FeHCF नैनोक्यूब्स तैयारी

उच्च गुणवत्ता वाले Fe4[Fe(CN)6]3 नैनोक्यूब तैयार करना: जलीय सोडियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री के रूप में

वांग वू-लियान। उच्च गुणवत्ता वाले Fe4[Fe(CN)6]3 नैनोक्यूब: जलीय सोडियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री के रूप में संश्लेषण और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन। अकार्बनिक सामग्री जर्नल[जे], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076

उच्च गुणवत्ता वाले Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) नैनोक्यूब को एक सरल हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित किया गया था। इसकी संरचना, आकृति विज्ञान और जल सामग्री की विशेषता है। Fe4[Fe(CN)6]3 Ca के समान आकार के साथ नियमित घन आकार प्रदर्शित करता है। 500 एनएम, जो फलक-केन्द्रित घन चरण से संबंधित है। Fe4[Fe(CN)6]3 NaClO के जलीय टर्नरी इलेक्ट्रोलाइट में क्रमशः 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C और 40C दर पर 124, 118, 105, 94, 83, 74 और 64 mAh·g -1 की डिस्चार्ज क्षमता दिखाता है। राजभाषा 5C की दर से 500 चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों के बाद इसकी क्षमता प्रतिधारण 100 प्रतिशत बनी रहती है। कैथोड के रूप में Fe4[Fe(CN)6]3 और एनोड के रूप में NaTi2(PO4)3 के साथ पूरी बैटरी का निर्माण किया गया था, जो 1.9 V के वोल्टेज आउटपुट के साथ 126 Wh·kg -1 (सक्रिय इलेक्ट्रोड सामग्री के आधार पर) की विशिष्ट ऊर्जा घनत्व प्रदान करती है। इसके अलावा, इसकी प्रारंभिक डिस्चार्ज क्षमता का 92 प्रतिशत 5C की दर से 140 चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों के बाद भी बरकरार रहता है, और इसकी कूलम्ब दक्षता 100 के करीब है। प्रतिशत .

इलेक्ट्रोड सामग्री की तैयारी

एकल लौह स्रोत के रूप में Na4Fe(CN)6 का उपयोग करके, उच्च गुणवत्ता वाले Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) नैनोमटेरियल को एक सरल हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित किया गया था। इसके अलावा, कम गुणवत्ता वाले Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) नैनोमटेरियल को तुलना के लिए पारंपरिक तरीकों से संश्लेषित किया गया था, और HQ-FeHCF और LQ-FeHCF की संरचना, आकारिकी और इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों का अध्ययन किया गया था। अंत में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में HQ-FeHCF, नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में NaTi2(PO4)3, और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में NaClO4-H2O-पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (PEG) का उपयोग करके, एक जलीय सोडियम-आयन पूर्ण बैटरी को इकट्ठा किया गया।

मुख्यालय-FeHCF और LQ-FeHCF तैयारी

कमरे के तापमान पर, 4 ग्राम पॉलीविनाइलपाइरोलिडोन के (पीवीपी) और 0 .126 ग्राम सोडियम फेरोसायनाइड डेकाहाइड्रेट को 50 एमएल जलीय हाइड्रोक्लोरिक एसिड (पीएच {5%) 8 पर मिलाया गया, 1 घंटे तक हिलाया गया और पूरी तरह से घुलने पर घोल पीला हो गया। फिर, समान रूप से हिलाए गए घोल को 12 घंटे के लिए 80 डिग्री पर ओवन में रखा गया। कमरे के तापमान तक ठंडा किए गए घोल को अवक्षेप प्राप्त करने के लिए सेंट्रीफ्यूज किया गया और विआयनीकृत पानी से धोया गया। 4 बार दोहराने के बाद, 8 घंटे के लिए 80 डिग्री पर ओवन में सुखाकर HQ-FeHCF नमूना प्राप्त किया गया।

100 एमएल विआयनीकृत पानी में क्रमशः 2.7 ग्राम फेरिक क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट और 3.6 ग्राम सोडियम फेरोसाइनाइड डिकाहाइड्रेट मिलाएं। 60 डिग्री पर हिलाएं जब तक कि दोनों घोल पूरी तरह से घुल न जाएं। फिर बड़ी मात्रा में गहरा नीला अवक्षेप उत्पन्न करने के लिए फेरिक क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट नमक घोल को सोडियम फेरोसायनाइड डेकाहाइड्रेट नमक घोल में मिलाया गया। 1 घंटे के लिए 60 डिग्री पर ऊष्मायन के बाद, एक अवक्षेप प्राप्त करने के लिए समाधान को सेंट्रीफ्यूज किया गया था, जिसे विआयनीकृत पानी से चार बार धोया गया था, और फिर LQ-FeHCF नमूना प्राप्त करने के लिए 8 घंटे के लिए 80 डिग्री पर ओवन में सुखाया गया था।

तैयार इलेक्ट्रोड सामग्री को एम (सक्रिय सामग्री) के अनुपात के अनुसार मिश्रित किया गया था: एम (एसिटिलीन ब्लैक): एम (पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ)) {{0}}:15:10। एन-मिथाइलपाइरोलिडोन (एनएमपी) की उचित मात्रा जोड़ें और 8 घंटे तक हिलाएं, और फिर समान रूप से हिलाए गए घोल को लगभग 1.3 सेमी के व्यास के साथ एक गोलाकार टाइटेनियम जाल पर फैलाएं। इसे 12 घंटे के लिए 80 डिग्री पर ओवन में सुखाएं, और फिर इसे एक कार्यशील इलेक्ट्रोड बनाने के लिए 10 एमपीए के दबाव में टैबलेट प्रेस के साथ एक पतली शीट में दबाएं। काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में प्लैटिनम तार और संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में सिल्वर क्लोराइड का उपयोग करके एक तीन-इलेक्ट्रोड प्रणाली को इकट्ठा किया गया था। HQ-FeHCF के चार्ज-डिस्चार्ज प्लेटफॉर्म, दर प्रदर्शन और चक्र स्थिरता का परीक्षण किया गया। 1.3 सेमी व्यास वाली एक HQ-FeHCF इलेक्ट्रोड शीट का उपयोग सकारात्मक इलेक्ट्रोड (1.14 मिलीग्राम सक्रिय सामग्री लोडिंग) के रूप में किया गया था। NaTi2(PO4)3 इलेक्ट्रोड शीट का उपयोग नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया गया था (सक्रिय सामग्री लोडिंग 2.73 मिलीग्राम थी)। निरंतर-वर्तमान चार्ज-डिस्चार्ज प्रदर्शन परीक्षण के लिए एक पूर्ण बैटरी बनाई गई थी, और बैटरी सिस्टम की निरंतर-वर्तमान चार्ज-डिस्चार्ज वोल्टेज रेंज 0-2 वी थी। इलेक्ट्रोड डिस्चार्ज क्षमता और बैटरी ऊर्जा घनत्व की गणना केवल सक्रिय सामग्री के द्रव्यमान के आधार पर की जाती है। इलेक्ट्रोलाइट NaClO4 प्लस H2O प्लस पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (PEG) प्रणाली का उपयोग करता है।

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