Новые нанокомпозиты на основе электропроводящих полимеров poly-[M(Salen)] (M=Co, Ni, Cu) и углеродных наноструктур для суперконденсаторов: атомно-электронное строение и электрохимические свойства по данным XPS, NEXAFS, EXAFS спектров и электрохимических измерений (этап 3, заключительный)

С использованием современных методов рентгеновской спектроскопии (XPS, NEXAFS, EXAFS), электронной микроскопии (SEM), ионного облучения и электрохимии выполнено комплексное исследование атомно-электронного строения и электрохимических свойств для композитов с углеродными нанотрубками MWCNTs: – Определены условия и отработана методика приготовления композитов poly-[Ni(Salen)]/MWCNTs и poly- [Cu(Salen)]/MWCNTs разной толщины (5 – 600 нм) на Ti электродах, покрытых исходными и функционализированными (после ионного облучения) MWCNTs, путем электрохимической полимеризации мономерных комплексов в режиме ЦВА с последующим переходом в гальваностатический режим. – В результате электрохимического анализа было обнаружено увеличение на 27– 34% удельной емкости для композитов, приготовленных на Ti подложке, покрытой функционализированными MWCNTs, что обусловлено наличием высокоразвитой поверхности MWCNTs и присутствием, после облучения ионным пучком, электрохимически активных кислородсодержащих (преимущественно C–OH и –COOH) групп, которые дают дополнительный вклад в общую удельную емкость этих материалов. – Методом SEM установлено, что: (i) в случае использования титановой подложки с покрытием из функционализированных MWCNTs полимеризация комплексов происходит преимущественно на индивидуальных нанотрубках с образованием вокруг них сплошного слоя за счет чего сохраняется высокая пористость исходной пленки из MWCNTs, (ii) замена атома металла влияет на эффективность процесса роста полимера на поверхности функционализированных MWCNTs, что в свою очередь связано с особенностями электронного строения молекулярных комплексов [Ni(Salen)], [Cu(Salen)] и процессов их электрополимеризации. – Используя фотоэлектронный спектрометр ESCALab 250 Xi и станцию СТМ измерены Ni(Cu)2p-, O1s-, N1s- и C1sспектры остовной фотоэмиссии (XPS), а также Ni(Cu)1s- спектры поглощения (NEXAFS и EXAFS) комплексов [M(Salen)] (M = Ni, Cu), [Ni(Schiff)] (Schiff = CH_{3}Salen, CH_{3}OSalen и Saltmen), полимеров poly-[М(Salen)] и композитов с углеродными нанотрубками в различном зарядовом (Red и Ox) состоянии. – На основе квантово-химических расчетов с использованием DFT-оптимизированных моделей d-d димера и тетрамеров построены теоретические Ni1s NEXAFS спектры для комплекса [Ni(Salen)], его полимера в различном зарядовом состоянии и композитов с углеродными нанотрубками, которые хорошо согласуются с экспериментальными NEXAFS спектрами. – Совместный анализ рентгеноспектральных данных об атомно-электронном строении комплексов, полимеров, композитов с углеродными нанотрубками и данных их электрохимических измерений позволил установить закономерности, характеризующие связь «структура-свойства» в этих материалах, что открывает новые возможности для разработки электродов электрохимических источников тока с улучшенными характеристиками.