Разработан новый метод синтеза наночастиц для аккумуляторов

Российские физики разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца. Эти частицы можно использовать для топливных элементов и аккумуляторов. Результаты исследований сотрудников МГУ имени М.В. Ломоносова и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН были опубликованы в журнале Journal of Materials Science.

Марганец может проявлять разную валентность и образует несколько оксидов: MnO, Mn₂O₃, MnO₂, MnO₃ и Mn₂O₇. Наночастицы этих оксидов могут применяться во многих областях, при этом одно из самых распространенных и перспективных направлений — это их использование в качестве катализатора для реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Реакции восстановления кислорода используются в электрохимических устройствах для преобразования и хранения энергии, поэтому оксиды марганца входят в состав электродов щелочных топливных элементов и металл-воздушных батареек.

Каталитическая активность наночастиц зависит от их размеров и строения, поэтому перед учеными стояла задача получить высокодисперсные наночастицы малых размеров. В ходе исследования физики разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца в среде сверхкритического диоксида углерода — среде, которая способна заменить многие экологически небезопасные растворители.

«Предложенный нами метод синтеза наночастиц оксидов марганца основан на термическом разложении металлоорганического вещества, который растворен в сверхкритическом диоксиде углерода в присутствии окислителя», — рассказал один из авторов статьи Вадим Зефиров, аспирант кафедры физики полимеров и кристаллов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ.

Схема экспериментальной установки для синтеза наночастиц оксидов марганца. M. O. Gallyamov et al.

Ученые составили электрохимическую характеристику полученных наночастиц. Она показала значительную каталитическую активность в реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Авторы отмечают, что характеристики полученных материалов не являются уникальными, а соответствуют довольно высоким результатам ряда материалов, которые получены другими методами.

Изображения образцов наночастиц, сделанные при помощи сканирующего электронного микроскопа. M. O. Gallyamov et al.

«Предложенный и реализованный метод открывает довольно широкий простор для научного творчества. С его помощью можно провести синтез других оксидов металлов, получение которых иными методами, возможно, будет сложнее. Кроме того, наш научный коллектив продолжает разработку этого метода, чтобы повысить характеристики получаемых материалов с целью дальнейшего их тестирования в реальных электрохимических источниках тока», — заключил ученый.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.