Синтез титаноодержащих функциональных материалов направленной трансформацией нетрадиционного прекурсора по схеме: прекурсор-сорбент-анодный материал (отчет за 2019 г.)

В рамках выполнения заключительного этапа проекта изучена возможность грануляции фосфата титана методом экструзии. Найдены оптимальные условия введения силиката натрия в качестве связующего агента, обеспечивающие получение механически прочных гранул. Установлено, что грануляция незначительно снижает сорбционные свойства продукта при существенном уменьшении общего объема пор и удельной поверхности, что обусловлено наличием активных сорбционных центров на поверхности кремнегеля. Полученный гранулированный сорбент апробирован на модельных и реальных многокомпонентных системах. Проверена эффективность работы синтезированного сорбента на реальных сточных водах горноперерабатывающей компании. Качество воды после очистки соответствует нормам ПДК природной воды. Степень удаления токсичных элементов, определяющая эффективность работы сорбента в сложных многокомпонентных системах, составляла 98 - 99%. Хорошая сорбционная емкость и эффективность удаления микроконцентраций тяжелых металлов из кислых сред определяют перспективность использования сорбента для очистки сточных вод различных производств.С целью получения эффективного анодного материала изучено влияние дисперсности порошков пирофосфата титанила на изменение емкости полуячейки при ее циклировании. Установлено, что легирование гетеровалентными катионами металлов повышает стабильность материала при циклировании, увеличивая значения емкости до 170 - 180 мАч/г, что существенно выше по сравнению с нелегированными (40 - 50 мАч/г). Установлено оптимальное количество допанта (5 - 7%), обеспечивающее высокие электрохимические характеристики материала. Синтезированы твердые электролиты Li₀,₅La₀,₅TiO₃ со структурой перовскита, Li₇La₃Zr₂O₁₂ со структурой граната и Li₁,₃Al₀,₃Ti₁,₇(PO₄)₃ со структурой NASICON. Значения ионной проводимости твердых электролитов при комнатной температуре, измеренные методом спектроскопии электрохимического импеданса, составляют 4 × 10⁻⁴ - 10⁻³ См/см, что соответствует максимальным значениям для твердых электролитов указанного состава. Разработанные подходы к модифицированию пирофосфата титанила позволяют получать анодный материал с высокой и стабильной емкостью энергии, обеспечивающий надежность и безопасность эксплуатации создаваемых химических источников тока.