Синтез методом ионного наслаивания и исследование наноразмерных кристаллов металл-кислородных соединений, содержащих марганец, кобальт или никель

Цель исследования - обоснование условий синтеза методом ионного наслаивания (ИН) слоев металл-кислородных соединений марганца, кобальта или никеля, состоящих из наноразмерных кристаллов преимущественно с морфологией нанолистов, изучение возможности их применения в составе высокоэффективных электродов электрохимических суперконденсаторов с эффектом псевдоемкости. Полученные образцы были охарактеризованы методами СЭМ, РСМА, рентгеновской дифракции, ИК-Фурье спектроскопии и методом РФЭС. Электроды на основе синтезированных соединений были охарактеризованы методами гальваностатических измерений и циклической вольтамперометрии. Впервые предложен и экспериментально обоснован способ синтеза методом ИН слоистых двойных гидроксидов, основанный на использовании в качестве реагентов растворов солей никеля (II) или кобальта (II) и алюминат-анионов, найдены условия и выполнены синтезы методом ИН-слоев, состоящих из наноразмерных кристаллов оксигидроксидов никеля, кобальта и марганца c морфологией соответственно нанолистов, нанопластин и наностержней; предложен и экспериментально обоснован способ синтеза методом ИН-нанослоев гидроксидов металлов, основанный на использовании в качестве реагентов растворов солей никеля (II) или кобальта (II) и раствора смеси цинката калия или натрия и, соответственно, K₂S₂O₈ или NaClO. На основе анализа экспериментальных данных по морфологии нанослоев были построены модели последовательных химических взаимодействий, которые объясняют образование на поверхности подложки совокупности нанокристаллов с морфологией нанолистов. В результате исследования показана эффективность применения синтезированных методом ИН-слоев в качестве электродов суперконденсаторов с эффектом псевдоемкости, которые имеют не только высокую емкость, но и стабильность электрохимических характеристик при многократном повторении циклов заряда и разряда. Не вызывает сомнения, что полученные в работе результаты могут быть использованы также при синтезе новых катализаторов, ионообменных материалов, сорбентов, электрохимических сенсоров и т. д.