ИСТИНА

Несмотря на разнообразие углеродных наноматериалов, в настоящее время активно ведутся исследования, направленные на создание новых и модернизацию существующих методов их получения и модификации. Малослойные графитовые фрагменты (МГФ) представляют собой графеноподобный материал, обладающий высокой площадью поверхности и большим количеством краевых дефектов. Эти уникальные свойства позволяют использовать МГФ в качестве анодных материалов [1] в литий-ионных батареях (ЛИБ). Однако относительно низкая теоретическая емкость углеродных материалов (372 мАч·г- 1) ограничивает их применение. Основным направлением улучшения электрохимических характеристик является введение гетероатомов в структуру поверхности. Азот, являющийся наиболее распространенным модификатором углеродных материалов, увеличивает дефектность структуры и добавляет ей псевдоемкость. Кремний рассматривается как один из наиболее привлекательных анодных материалов для ЛИБ не только благодаря высокой теоретической емкости (4200 мАч·г-1), но и из-за его распространенности, невысокой стоимости и экологичности [2]. Но его применение затруднено разрушением электрода в процессе циклирования ввиду значительных объемных деформаций при внедрении лития. Внедрение кремния в поверхность МГФ улучшает емкостные свойства материала при отсутствии деградации анода. Несмотря на это, работ по получению подобных материалов и их тестированию очень мало. В рамках данной работы МГФ синтезировали пиролизом пропускаемого в реактор прекурсора [3] или смеси прекурсоров (гексан, бензол, тетраметилсилан (ТМС), ацетонитрил, гексаметилдисилоксан (ГМДСО), гексаметилдисилазан (ГМДС)) при 700-900°С. Внедрение гетероатомов происходило как во время синтеза, так и путем постдопирования. После синтеза материал обрабатывали соляной кислотой с целью удаления темплата MgO. Полученные образцы исследовали физико-химическими методами: термический анализ (ТА), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). На основе полученных образцов были протестированы электроды для ЛИБ. Показано, что в случае конкурентного содопирования смесью прекурсоров встраивание кремния в структуру затруднено. Использование одного прекурсора, содержащего и азот, и кремний (ГМДС), также оказалось неэффективным. Решением проблемы стало последовательное внедрение атомов на поверхность. Электрохимические исследования доказали повышение емкостных характеристик электродов при введении гетероатомов в поверхность МГФ.