Influence of the nature of a heterogeneous dopant on the transport and thermodynamic properties of composites based on n-methyl-n-butyl-piperidinium tetrafluoroborate

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Composite solid electrolytes based on n-methyl-n-butyl-piperidinium tetrafluoroborate [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–A (where A is γ-Al2O3, SiO2) were synthesized and their thermal and electrically conductive properties have been studied. It was found that the conductivity of the [C10H22N]BF4–Al2O3 composites passes through a maximum at x~0.9 and reaches a value of 4.6·10-4 S/cm at 130оC for the 0.1[C10H22N]BF4–0.9Al2O3 composite. The absence of a thermal effect at the melting temperature of the ionic salt, which indicates a high ionic conductivity, indicates that at x ≥ 0.9, n-methyl-n-butyl-piperidinium tetrafluoroborate is in the amorphous state and ion transfer occurs along the ionic salt/oxide phase boundary. In the case of [C10H22N]BF4 – SiO2 composites, the effect of a heterogeneous dopant on ion transport is less significant and the conductivity is due to the ionic salt of the additive present in the pores.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

A. Ulikhin

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Ресей, Novosibirsk

A. Izmodenova

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Ресей, Novosibirsk; Novosibirsk

N. Uvarov

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ulikhin@solid.nsc.ru
Ресей, Novosibirsk

Әдебиет тізімі

  1. MacFarlane, D.R. and Forsyth, M., Plastic crystal electrolyte materials: new perspectives on solid state ionics, Adv. Mater., 2001, vol. 13, p. 957.
  2. Wang, X., Kerr, R., Chen, F., Goujon, N., Pringle, J.M., Mecerreyes, D., Forsyth, M., and Howlett, P.C., Toward High-Energy-Density Lithium Metal Batteries: Opportunities and Challenges for Solid Organic Electrolytes, Adv. Mater., 2020, vol. 32, p. 1905219.
  3. Timmermans, J., Plastic crystals: A historical review, J. Phys. Chem. Solids, 1961, vol. 18, p. 1.
  4. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф. Ионная проводимость композиционных твердых электролитов (C4H9)4NBF4–Al2O3. Электрохимия. 2021. Т. 57. С. 608. [Ulihin, A.S. and Uvarov, N.F., Ionic conductivity of composite solid electrolyte (C4H9)4NBF4–Al2O3, Russ. J. Electrochem., 2021, vol. 57, p. 1015.]
  5. Ulihin, A.S., Uvarov, N.F., Rabadanov, K.Sh., Gafurov, M.M., and Gerasimov, K.B., Thermal, structural and transport properties of composite solid electrolytes (1 – x)(C4H9)4NBF4–xAl2O3, Solid State Ionics, 2022, vol. 378, p. 115889.
  6. Ulikhin, A.S., Uvarov, N.F., Kovalenko, K.A., and Fedin, V.P., Ionic conductivity of tetra-n-butylammonium tetrafluoroborate in the MIL-101(Cr) metal-organic framework, Microporous and Mesoporous Materials, 2022, vol. 332, p. 111710.
  7. Алексеев, Д.В., Матейшина, Ю.Г., Уваров, Н.Ф. Влияние добавки наноалмазов на ионную проводимость органической соли (C2H5)3CH3NBF4. Электрохимия. 2022. Т.58. С. 394. [Alekseev, D.V., Mateyshina, Yu.G., and Uvarov, N.F., Effect of Nanodiamond Additives on the Ionic Conductivity of the (C2H5)3CH3NBF4 Organic Salt, Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 594.]
  8. Ponomareva, V.G., Bagryantseva, I.N., Dormidonova, D., and Uvarov, N.F., Stabilization of the (C2H5)4NHSO4 High-Temperature Phase in New Silica-Based Nanocomposite Systems, Molecules, 2022, vol. 27(24), p. 8805.
  9. Уваров, Н.Ф., Болдырев, В.В. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем. Успехи химии. 2001. Т.70. С.307. [Uvarov, N.F. and Boldyrev, V.V., Size effects in chemistry of heterogeneous systems, Russ. Chem. Rev., 2001, vol. 70, p. 265.]
  10. Uvarov, N.F., Vanek, P., Yuzyuk, Yu.I., Zelezny, V., Studnicka, B.B., Bokhonov, B.B., Dulepov, E., and Petzelt, J., Properties of rubidium nitrate in ion-conducting RbNO3-Al2O3 nanocomposites, Solid State Ionics, 1996, vol. 90, p. 201.
  11. Lavrova, G.V., Ponomareva, V.G., and Uvarov, N.F., Nanocomposite ionic conductors in the system MeNO3–SiO2 (Me=Rb, Cs), Solid State Ionics, 2000, vol. 136–137, p. 1285.
  12. Ponomareva, V.G., Uvarov, N.F., Lavrova, G.V., and Hairetdinov, E.F., Composite protonic solid electrolytes in the CsHSO4-SiO2 system, Solid State Ionics, 1996, vol. 90, p. 161.
  13. Uvarov, N.F., Shastry, M.C.R., and Rao, K.J., Structure and ionic transport in aluminum oxide containing composites, Rev. Solid State Sci., 1990, vol. 4, p. 61.
  14. Uvarov, N.F., Hairetdinov, E.F., Bokhonov, B.B., and Bratel, N.B., High ionic conductivity and unusual thermodynamic properties of silver iodide in AgI-Al2O3 nanocomposites, Solid State Ionics, 1996, vol. 86–88, p. 573.
  15. Uvarov, N.F., Vanek, P., Savinov, M., Zelezny, V., Studnicka, J., and Petzelt, J., Percolation effect, thermodynamic properties of AgI and interface phases in AgI-Al2O3 composites, Solid State Ionics, 2000, vol. 127, p. 253.
  16. Tadanaga, K., Imai, K., Tatsumisago, M., and Minami, N., J. Electrochem. Soc., 2000, vol. 147, p. 4061.
  17. Ulihin, A.S., Uvarov, N.F., Mateyshina, Yu.G., Brezhneva, L.I., and Matvienko, A.A., Composite solid electrolytes LiClO4–Al2O3, Solid State Ionics, 2006, vol. 177, p. 2787.
  18. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф. Электрохимические свойства композиционных твердых электролитов LiClO4-MgO. Электрохимия. 2009. Т. 45. С. 755. [Ulihin, A.S. and Uvarov, N.F., Electrochemical properties of composition solid electrolytes LiClO4-MgO, Russ. J. Electrochem., 2009, vol. 45, p.707.]
  19. Улихин, А.С., Уваров, Н.Ф., Герасимов, К.Б., Искакова, А.А., Матейшина, Ю.Г. Физико-химические свойства композитов (CH3)2NH2Cl–Al2O3. Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 936. [Ulikhin, A.S., Uvarov, N.F., Gerasimov, K.B., Iskakova, A.A., and Mateishina, Yu.G., Physicochemical properties of (CH3)2NH2Cl–Al2O3 composites, Russ. J. Electrochem., 2017, vol. 53, p. 834.]
  20. Uvarov, N.F. and Vanek, P., Stabilization of New Phases in Ion-Conducting Nanocomposites, J. Mater. Synthesis and Processing, 2000, vol. 8, p. 319.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1 . Results of differential scanning calorimetry of pure ionic salt and composites with different concentrations of aluminum oxide for the first heating (a) and for the second heating (b).

Жүктеу (77KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Results of differential scanning calorimetry of pure ionic salt and composites with different concentrations of silicon oxide for the first heating (a) and for the second heating (b).

Жүктеу (97KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Temperature dependence of the conductivity of composites (1-x)[(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–xAl2O3 (a) and (1-x) [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–xSiO2 (b).

Жүктеу (77KB)
Метадеректер
5. Fig. Fig. 4. Concentration dependences of the conductivity of [(CH3)(C4H9)C5H10N]BF4–A composites (where A –γ-Al2O3, SiO2) at T = 373 K.

Жүктеу (48KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».