Aplicar difusió a la escala del kirkendall a nanoescala per a la producció a escala de quilograms de nanosferes buides sno2 mitjançant un sistema d’assecat amb aerosol | informes científics

Aplicar difusió a la escala del kirkendall a nanoescala per a la producció a escala de quilograms de nanosferes buides sno2 mitjançant un sistema d’assecat amb aerosol | informes científics

Anonim

Temes

  • Bateries
  • Nanopartícules

Resum

Es desenvolupa un procés senzill i comercialment aplicable per a la preparació de nanosferes buides d’òxid metàl·lics sense agregació aplicant la difusió de nanoescala Kirkendall a un procés d’assecat en polvorització a gran escala. Els pols precursors preparats per assecat en pols es transformen en nanosferes buides d'òxid metàl·lic homogeni mitjançant un senzill procés post-tractament. Les nanosferes buides SnO 2 lliures d'agregació són seleccionades com el primer material objectiu per a aplicacions d'emmagatzematge d'ions de liti. En el primer pas del procés post-tractament, es preparen microsfores de carboni amorfes amb nano-pols de metall Sn dispersos uniformement dispersos en atmosfera reductora. El post-tractament de la pols composta de Sn-C a 500 ° C en una atmosfera d'aire produeix nanosferes buides SnO 2 lliures de carboni i agregacions a través de la difusió Kirkendall a nanoescala. Els nanofobres SnO 2 buits i plens presenten diferents actuacions ciclistes, amb les seves capacitats de descàrrega després de 300 cicles de 643 i 280 mA hg −1, respectivament, a una densitat actual de 2 A g −1 . Les nanosferes buides SnO 2 amb alta estabilitat estructural presenten prestacions de ciclisme i velocitat superiors per a l’emmagatzematge d’ions de liti en comparació amb les que s’omplen.

Introducció

Les nanosferes buides d’òxid de metall amb una gran superfície i un volum intern prou nul es poden utilitzar en diverses aplicacions, inclosos dispositius d’emmagatzematge d’energia, cèl·lules solars, catalitzadors, sensors i subministrament de medicaments 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Les nanosferes buides es preparen normalment utilitzant nanofobres orgànics o inorgànics fàcilment desmuntables com a materials de plantilla 8, 9, 10, 11, 12, 13 . Els nanopoders plantilla estan revestits uniformement amb precursors metàl·lics mitjançant mètodes hidrotermals o de precipitació. El procés posttractament forma una capa d’òxid metàl·lic i elimina la nanoforma plantilla, produint una nanosfera buida d’òxid metàl·lic. Els nanopoders de polímers orgànics monodispers, com el poliestirè (PS) i el poli (metacrilat de metil) (PMMA), que es preparen principalment mitjançant mètodes d’emulsió, s’han fet servir perquè es poden eliminar fàcilment per combustió en atmosfera d’oxigen. A més, s’han utilitzat nanopoders de sílice monodispers preparats per un mètode Stöber modificat com a plantilles inorgàniques perquè la sílice es pot eliminar amb una solució HF o NaOH 6, 14, 15 . Tanmateix, els processos per produir nanosferes buits mitjançant nanofobres orgànics i inorgànics com a plantilles requereixen molt temps i no són rendibles. D'altra banda, el rendiment sol ser a l'escala de mil·ligrams a gramos, limitant la seva aplicació per a la producció a gran escala de nanosferes buides d'òxid metàl·lic homogeni.

En els últims anys, les reaccions químiques de conversió que utilitzen difusió Kirkendall a nanoescala han rebut una atenció important com a mètode per a produir nanosferes buides 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 . Les nanofobres metàl·liques formades per una reacció de reducció en medis aquosos es transformen en nanosferes buides mitjançant difusió de Kirkendall a nanoescala; tanmateix, aquesta preparació de nanofobres homogènies no es realitza fàcilment sense agregació. Com a resultat, l'oxidació de nanofobres metàl·liques mitjançant el procés de difusió de Kirkendall a escala escala es realitza típicament mitjançant la bombolla d'oxigen a través del medi aquós 16, 17 . Alternativament, els nanofobres metàl·lics s’oxiden sobre les reixetes de Cu recobertes de carboni utilitzades per a les mesures de TEM 19, 20 . Per tant, el desenvolupament d’un procés senzill per a la producció a gran escala d’òxies metàl·liques nanosferes no deixa de ser un gran repte si es produeix una aplicació generalitzada.

En aquest estudi, s'ha desenvolupat un procés senzill i aplicable comercialment per produir nanosferes buides d'òxid de metall sense agregació, que utilitza assecat en esprai a gran escala. Els pols precursors preparats pel procés d’assecat amb polvorització es transformen en nanosferes buides d’òxid metàl·lic homogeni mitjançant un senzill procés de post-tractament. Les nanosferes buides d'òxid de metall de transició es poden utilitzar amb èxit com a materials d'ànodes per a bateries d'ions de liti (LIBs) com a resultat de la seva curta longitud de difusió de ions de Li i d'un bon allotjament dels canvis de volum derivats de la inserció i extracció repetides de Li 4, 5, 6, 23, 24, 25, 26, 27, 28 . Els materials d'òxid d'estany nanoestructurat (SnO 2 ), que tenen una gran bretxa de banda de 3, 54 eV, s'apliquen àmpliament en diversos camps, com a sensors i catalitzadors de gas, així com dispositius d'emmagatzematge d'energia 6, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 . En aquest estudi, l’ànode LIB es va seleccionar com a primera aplicació objectiu per a nanosferes buides SnO 2 lliures d’agregació. El mecanisme detallat de formació de nanosferes buides SnO 2 lliures d’agregació mitjançant el procés de difusió de Kirkendall a nanoescala es va estudiar mitjançant la investigació dels canvis morfològics de les pólvores assecades en polvorització durant el procés post-tractament amb reducció i oxidació d’atmosferes.

Resultats i discussió

La figura 1 es mostra un esquema que il·lustra la formació de nanosferes buides SnO 2 lliures d’agregació. La pols composta d’Ox oxata-PVP preparada per un procés d’assecat en polvorització a escala pilot mostrava partícules de diverses desenes de micròmetres de mida (Fig. 1 ①) . El post-tractament de la pols seca amb aerosol a 300 ºC sota una barreja de gas H 2 / Ar va produir la pols composta Sn-C (Fig. 1 ②). La carbonització del PVP durant el procés post-tractament va produir una matriu de carboni amorfa. Es va produir la descomposició de l’oxalat de Sn en òxid d’estany, amb la posterior reducció a Sn metal. La segregació de Sn durant la reducció, amb la seva baixa temperatura de fusió, va donar lloc a nanopoders de metalls Sn lliures d’agregació. A continuació, el post-tractament de la pols composta Sn-C a 500 ° C en una atmosfera d’aire va produir nanosferes buides SnO 2 lliures de carboni i d’agregació a través del procés de coneguda difusió Kirkendall a nanoescala (Fig. 1 ③). L’efecte Kirkendall, un flux de vacant i un procés de formació de buits posterior resultant de diferències de difusivitat a les interfícies inorgàniques, es va descriure detalladament a la figura 2. L’efecte Kirkendall dóna lloc a la formació d’una fina capa SnO 2 a la superfície metàl·lica Sn, seguida de difusió simultània externa de cations Sn a través de la capa d'òxid i difusió interior de l'oxigen a les nanosferes, creant una estructura intermèdia de 2 nuclis-closca (Fig. 2 ④). Els cations sn es van difondre cap a l'exterior més ràpidament que l'oxigen difós cap a l'interior, el que és coherent amb el radi iònic més gran dels anions d'oxigen (140 pm) que els cations Sn (Sn 2+ és 93 pm, Sn 4+ és 69 pm). D’acord, es van generar buits de Kirkendall a prop de la interfície Sn / SnO 2 durant l’intercanvi assistit per la vacant del material mitjançant una interdiffusió massiva (Fig. 2 ⑤), que va donar lloc a l’envelliment i la millora del creixement dels porus a les esferes (Fig. 2 ⑥) . Finalment, ambdues conversions completes de Sn metal en SnO 2 mitjançant difusió del tipus Kirkendall i combustió completa del material de carboni amorf que envolta les esferes metàl·liques Sn van provocar les nanosferes buides SnO 2 lliures de carboni i d’agregació (Fig. 2 ⑤).

Image

Imatge a mida completa

Image

Imatge a mida completa

El mecanisme de formació de les nanosferes buides SnO 2 lliures de carboni i d’agregació es va investigar a partir dels canvis de morfologia induïts pel post-tractament en la pols composta d’oxalat-PVP de Sn. A la figura S3 es mostren les característiques de les pólvores precursores produïdes pel procés d’assecat amb aerosol. El patró de difracció de raigs X (XRD) dels pols precursors revela els grans pics cristal·lins de la fase tetragonal SnO 2 . La corba termogravimètrica (TG) que es mostra a la figura S3b mostra una pèrdua de pes en tres passos de les pólvores precursores per sota dels 500 ° C. Les diferents pèrdues de pes a temperatures al voltant de 170, 260 i 380 ° C es van atribuir a la descomposició de l’oxalat d’estany, la carbonització del PVP i la combustió del component de carboni, respectivament. La descomposició d’alguna quantitat d’oxalat d’estany en SnO 2 es va produir en el procés d’assecat amb polvorització, tal com es mostra en l’anàlisi XRD i TG. Els pólvors precursors van mostrar l'estructura col·lapsada típica dels pólvors buits. La formació d'una capa impermeable al gas durant una fase d'assecat precoç de les gotes va donar lloc a pols buits, amb l'evolució del gas per l'evaporació d'aigua expandint les estructures del globus. L'explosió de pols expandida va donar lloc a estructures col·lapsades amb forats, tal com mostren les fletxes de la figura S3c.

A la figura 3 i a la figura S4a es mostren les característiques dels pols compostos Sn-C obtinguts mitjançant la reducció de les pólvores precursores seques amb aerosol. El patró XRD mostrat a la figura S4a va revelar els cims cristal·lins marcats de la fase Sn metàl·lica. Durant aquesta etapa es va produir una descomposició completa de l’oxalat d’estany en òxid d’estany i la posterior reducció a Sn metàl·lic. La imatge de microscopi electrònic d’escaneig de baixa resolució (SEM) mostrada a la figura 3a revela una morfologia similar a la de la pols precursora assecada amb polvorització. Tot i això, les imatges de SEM i TEM d’alta resolució de la figura 3b – d revelen una morfologia única de les pólvors preparades pel procés de reducció. Les nanofobres ultrafines amb una distribució de mida estreta es van distribuir uniformement sobre la pols transparent. El carboni amorf format per carbonització del PVP apareix com una matriu transparent que suporta els nanopoders en les imatges SEM i TEM. La primera fase del procés de reducció va formar la pols composta d'òxid de carboni estany amorf homogeni com a producte intermedi. La reducció de l’òxid d’estany en Sn metàl·lic va canviar la morfologia de les pólvores, i la segregació del Sn metall amb la seva baixa temperatura de fusió es va produir dins de la matriu de carboni amorfa per formar nanofobres Sn sense agregació. La nanoforma Sn situada a prop de la superfície de la pols composta Sn-C també mostra una capa de carboni, indicada per una fletxa de la figura 3e. El perfil de línia i les imatges de mapeig elemental van revelar una nanofobra de metall pur Sn incrustada a la matriu de carboni amorfa (Fig. 3f, g). La mida de partícula mitjana de les nanofobres metàl·liques Sn medides a partir de les imatges SEM va ser de 95 nm. La corba TG dels pols compostos Sn-C de la figura S5a va revelar un lleuger augment de pes a partir de 150 ° C i una clara pèrdua de pes entre 350 i 380 ° C. L’augment de pes a partir de l’oxidació de la nanofobra metàl·lica es va reduir per combustió de carboni amorf. El contingut de carboni amorf dels pols compostos Sn-C estimat a partir de l’anàlisi de TG va ser del 50% en pes.

Image

Morfologies, anàlisi de perfils de línia i imatges de mapeig elemental de les pols compostes Sn-C obtingudes mitjançant la reducció de les pólvores precursores assecades en polvorització a 300 ºC sota un 10% de gas H 2 / Ar: ( a – c ) Imatges SEM, ( d, e ) imatges TEM, ( f ) anàlisi de perfils de línia i ( g ) imatges de mapeig elemental.

Imatge a mida completa

A les figures 4 i a la figura S4b es mostren les característiques dels pols d’òxid d’estany obtinguts per l’oxidació dels pols compostos Sn-C a 500 ° C. El patró XRD mostrat a la figura S4b revela una estructura de cristall mixta de fases tetragonal i ortorombiques SnO 2 ; L’oxidació completa dels nanofobres metàl·lics de Sn en SnO 2 es va produir durant el procés. La morfologia dels pols ha canviat dràsticament amb l’oxidació. La pols composta Sn-C amb partícules de diverses desenes de micròmetres de mida s'ha convertit en nanoestructura SnO 2 amb partícules de mida nanòmetre, com a resultat de la combustió de la matriu de carboni amorfa. Les imatges TEM van revelar l'estructura buida dels nano-potents SnO 2 . La nano-pota de Sn, que tenia una estructura densa, es va transformar en nanosferes SnO 2 buides pel conegut procés de difusió de Kirkendall a nanoescala elucidat a la Fig. 4. Es va observar un espai buit clar a l'interior de les nanopoders SnO 2, tal com indiquen les fletxes de la Fig. 4c El gruix i el diàmetre de la closca de les nanosferes SnO 2 mostrades a la Fig. 4d eren de 32 i 200 nm, respectivament. Els nanocristalls SnO 2 ultrafins per sota de 8 nm constituïen la closca buida. La imatge TEM ampliada de la figura 4e mostra serrells de gelosia clars separats per 0, 34 nm, corresponent al pla de gelosia (110) de SnO 2 tetragonal. El patró de difracció d’electrons d’àrea (SAED) seleccionat mostrat a la Fig. 4f revela l’estructura altament cristal·lina de les nanosferes buides SnO 2 . Les imatges elementals de mapeig i la corba TG mostrades a la figura 4g i la figura S5b, respectivament, mostren una traça del component de carboni a les nanosferes buides de SnO 2 . L'anàlisi XPS de la figura S6 proporciona una prova addicional per a l'oxidació de Sn metàl·lic a SnO 2 durant el post-tractament a l'aire. La desconvolució dels pics XPS Sn 3d a energies d’unió de 487, 7 eV (Sn 3d 5/2 ) i 496, 0 eV (Sn 3d 3/2 ) mostra una capa SnO 2 a més de la nanofobla metàl·lica Sn (Figura S6a); aquest òxid va resultar per l’oxidació parcial en superfície dels nanocristalls Sn per l’exposició a l’aire. Tot i això, l’espectre XPS de les nanosferes buides SnO 2 (Figura S6b) mostra els pics Sn per a la forma només de l’òxid, amb energies d’unió de 487, 0 eV (Sn 3d 5/2 ) i 495, 5 eV (Sn 3d 3/2 ). Això proporciona evidències que la pols composta de Sn-C es va transformar completament en nanosferes buides SnO 2 lliures d'agregació mitjançant un simple procés d'oxidació.

Image

Morfologies, patró SAED i imatges de mapeig elemental de les nanosferes buides SnO 2 obtingudes mitjançant l'oxidació de pols compostos Sn-C reduïts a 500 ° C a l'aire: ( a ) SEM, ( b-d ) imatges TEM, ( e ) HR- Imatge TEM, ( f ) patró SAED i ( g ) mapeig d’elements elementals.

Imatge a mida completa

Per a dispositius d’emmagatzematge d’ions de liti, es van comparar propietats electroquímiques entre nanosferes buides de SnO 2 i nanofobres SnO 2 amb una estructura plena, tal com es va preparar per la piròlisi d’un spray de flames d’un sol pot. A les nostres publicacions anteriors, s'han descrit els mecanismes de formació de nanofobres en piròlisi en aerosol de flama. L’assecat i la descomposició d’una gota dins de la flama de difusió van formar una pols SnO 2 de mida micra. L'evaporació completa de la pols de SnO 2 en la flama de difusió a alta temperatura va formar els vapors de SnO 2 . Els nanopoders SnO 2 es van formar mitjançant mecanismes de nucleació i creixement a partir dels vapors SnO 2 . Les imatges TEM que es mostren a la figura S7b – d revelen l’estructura plena de nanopoders SnO 2 altament cristal·lins. La mida de cristal·lit i de partícules mitjanes dels nanopoders SnO 2 eren de 27 i 34 nm, respectivament, mesurades a partir de la imatge XRD i de la imatge TEM. La superfície de Brunauer-Emmett-Teller (BET) dels nanofobles SnO 2 era de 22 m 2 g 1 per a les estructures tancades i buides (figura S8).

A la figura S9 es mostren les corbes de voltamograma cícliques (CV) de les dues mostres dels primers 5 cicles a una velocitat d’escaneig de 0, 07 mV s 1 . Les corbes de CV de les dues mostres tenien formes similars. Tanmateix, la intensitat relativa del pic de reducció observada al voltant de 0, 8 V a la figura S9a era inferior a la de la figura S9b. En el primer pas catòdic, el pic de reducció aparent observat al voltant de 0, 8 V es va associar principalment amb la formació de nanograines metàl·liques Sn i Li 2 O amorfes mitjançant la reducció de SnO 2 38, 40 . La mida cristal·lina ultrafina de les nanosferes buides SnO 2 amplia el pic de reducció observat al voltant de 0, 8 V. Els grans pics de reducció i oxidació al voltant de 0, 2 i 0, 5 V, que es van atribuir a les reaccions d'aliatge i desaliatge de Sn metàl·lic amb liti, respectivament, es van observar en les dues mostres del segon cicle en endavant, 32, 33, 34, 35 . El bon solapament de les corbes de CV des del segon cicle en endavant va revelar una bona reversibilitat de les reaccions electroquímiques durant els primers 5 cicles en les dues mostres.

A la figura S10 es mostren les corbes de descàrrega i càrrega de nanopoders SnO 2 amb una densitat de corrent constant de 2, 0 A g −1 . Els nanopoders SnO 2 van presentar corbes de descàrrega i càrrega inicials amb forma similar, independentment de les seves morfologies. Les planes clares al voltant de 0, 80 i 0, 73 V, atribuïdes a la formació de nanograines metàl·liques Sn i Li 2 O amorfes mitjançant la reducció de SnO 2, es van observar a les corbes inicials de descàrrega de les nanofobres SnO 2 buides i plenes, respectivament. Les capacitats inicials de descàrrega i càrrega de les nanosferes buides SnO 2 van ser de 1762 i 680 mA hg −1, respectivament, i la seva corresponent eficiència coulombica va ser del 39%. Els nanofobres SnO 2 amb estructura plena presentaven capacitats de descàrrega i càrrega similars a les nanosferes buides. Tot i això, els dos nanopoders SnO 2 tenien diferents prestacions ciclistes tal com es mostra a la Fig. 5a. Les capacitats de descàrrega dels nanopoders buits SnO 2 i plens després de 300 cicles van ser de 643 i 280 mA hg −1, respectivament. Els nanopoders buits SnO 2 podrien acomodar la gran variació de volum durant la inserció i extracció de liti repetides i disminuir la longitud de difusió de Li +, provocant així una estabilitat ciclista millorada fins i tot a l’alta densitat de corrent de 2 A g −1 .

Image

Propietats electroquímiques de les nanosferes buides SnO 2 formades mitjançant l'aplicació del procés de difusió Kirkendall a nanoescala i les nanopartícules SnO 2 estructurades, formades per un procés de piròlisi de pulverizació de flames convencional: ( a ) Actuacions ciclistes a una densitat de corrent constant de 2, 0 A g −1 i eficàcies coulombiques de les nanosferes buides SnO 2, ( b ) Parcel·les d’impedància Nyquist abans de fer ciclisme, ( c ) Parcel·les d’impedència Nyquist després del ciclisme, i (d) rendiment del ritme de les nanosferes buides de SnO 2 .

Imatge a mida completa

Es van realitzar mesures d’espectroscòpia d’impedància electroquímica (EIS) per explicar el rendiment ciclista superior de les nanosferes buides SnO 2 en comparació amb les nanofobles plenes. A la figura 5b, c. Es mostren les trames d’impedància Nyquist de les dues mostres obtingudes abans i després de la bicicleta en estat totalment carregat. Els semicercles de freqüència mitjana a les trames Nyquist de l’elèctrode es van assignar a la resistència de transferència de càrrega ( R ct ) 31, 41, 42 . Les nanosferes buides SnO 2 amb mida cristal·lina ultrafina tenien una resistència a la transferència de càrrega inferior a les nanopoders plenes abans de circular (Fig. 5b). Les resistències de transferència de càrrega de les dues mostres van disminuir estrictament després del primer cicle com a resultat de la formació de nanocristalls ultrafins durant el primer procés de descàrrega i càrrega. La baixa resistència a la transferència de càrrega de les nanosferes buides SnO 2 es va mantenir constant fins i tot després de 100 cicles (Fig. 5c); tanmateix, la resistència a la transferència de càrrega de l’elèctrode amb nanopoders plens de SnO 2 va augmentar amb el nombre de cicle, com a resultat de la destrucció estructural dels nanofonders amb snO 2 durant el ciclisme. En canvi, l'estructura buida de les nanosferes SnO 2 va acomodar el canvi de gran volum durant la inserció i extracció de liti repetides. L’elevada estabilitat estructural de les nanosferes buides SnO 2 durant el ciclisme va millorar el seu rendiment ciclista fins i tot a l’alta densitat de corrent de 2 A g −1 . El rendiment de velocitat de les nanosferes buides de SnO 2 es mostra a la figura 5d, amb la densitat de corrent augmentant pas a pas de 0, 5 A g −1 a 7, 0 A g −1 amb 10 cicles realitzats a cada pas. Les capacitats de velocitat final de les nanosferes buides SnO 2 van ser de 780, 714, 653, 621 i 597 mA hg −1 a densitats actuals de 0, 5, 1, 5, 3, 0, 5, 0 i 7, 0 A g −1, respectivament. La capacitat de descàrrega de les nanosferes buides SnO 2 es va recuperar bé a 783 mA hg −1, quan la densitat de corrent es va tornar a 0, 5 A g −1 després de la seqüència de prova de 50 cicles.

A la figura S11 es mostren les morfologies de les nanosferes SnO 2 formades mitjançant l'aplicació del procés de difusió Kirkendall a nanoescala i nano-potents SnO 2 estructurats, elaborats mitjançant el procés de piròlisi en spray obtingut després de 300 cicles. Les nanosferes buides SnO 2 formades mitjançant l’aplicació del procés de difusió Kirkendall a nanoescala mantenien les seves morfologies força bé fins i tot després de repetits processos d’inserció i deserció de liti, tal com mostren les imatges TEM de la figura S11a. No obstant això, els nanopoders SnO 2 estructurats, preparats pel procés de pirolisi de ruixat amb flames, es van dividir en diverses peces i es van agregar després de repetir el ciclisme (figura S11b).

Per confirmar la possibilitat de nano esferes SnO 2 buides per a l'aplicació comercial, l'ànode SnO 2 buit de les nanosferes va ser previ i combinat amb un càtode LiMn 2 O 4 d' alta tensió per construir una cèl·lula completa de ions Li. Els pols de LiMn 2 O 4 estructurats amb closca de rovell es van preparar com a material actiu càtode mitjançant un procés de piròlisi en esprai 43, 44 . A la figura S12 es mostren les morfologies i la fase dels pols de LiMn 2 O 4 estructurats de rovell-closca preparats per piròlisi en spray. La representació electroquímica dels pols de LiMn 2 O 4 estructurats de rovell-closca es va mostrar a la figura S13. La corba de càrrega i descàrrega i el rendiment en bicicleta de les cèl·lules completes de closca de rovell SnO 2 SnO 2 / LiMn 2 O 4 amb un rang de tensió de tall de 3, 0–4, 3 V es mostren a la Fig. 6. Com es mostra a la Fig. 6a, aquests materials poden presentar capacitats de descàrrega i descàrrega d’uns 630 i 423 mA hg −1, respectivament, al primer cicle amb una densitat de corrent d’1, 0 A g −1, basada en la massa d’ànode SnO 2 buits de l’anósfera. A la figura 6b, l’eficiència coulombica de la cèl·lula en el cicle inicial va ser del 67% i es va incrementar ràpidament fins a un valor mitjà del 99% en els cicles següents. Les capacitats de descàrrega i càrrega de la cèl·lula després de 200 cicles van ser de 289 i 287 mA hg −1, respectivament.

Image

Propietats electroquímiques d’una cèl·lula completa d’ànode (nanosferes SnO 2 buides) / càtode (LiMn 2 O 4 ): ( a ) corbes de càrrega-descàrrega amb una densitat de corrent d’1, 0 A g −1 i ( b ) rendiment de ciclisme a una densitat de corrent a 1, 0 A g −1 basat en la massa de l’ànode (nanosferes buides SnO 2 ).

Imatge a mida completa

Conclusions

En aquest estudi s'ha descrit un procés senzill i viable comercialment per a la producció a gran escala de nanosferes buides d'òxid de metall sense agregació. L'aplicació del procés de difusió a nanoescala de Kirkendall en un procés d'assecat a gran escala a l'esprai va permetre la preparació de nanosferes buides d'òxid metàl·lic. La idea clau va ser la preparació d’una matriu de carboni amorfa amb una dispersió uniforme de nanofobres metàl·lics com a producte intermedi. Les nanofobres metàl·liques es van transformar en nanofobres buits d'òxid de metall mitjançant el procés de difusió de Kirkendall a nanoescala. La matriu de carboni amorfa va permetre formar nanosferes buides d'òxid de metall sense agregació. Les nanosferes buides SnO 2 lliures d’agregació tenien propietats electroquímiques superiors per a l’emmagatzematge d’ions de liti en comparació amb els nanofobres SnO 2 amb estructura plena. El senzill procés aplicat en aquest estudi es podria aplicar en la preparació de nanosferes buides d'òxid metàl·lic amb diverses composicions per a nombroses aplicacions, incloent dispositius d'emmagatzematge d'energia.

Informació complementària

Fitxers PDF

  1. 1.

    Informació complementària

Comentaris

En enviar un comentari, accepteu complir els nostres Termes i Directrius de la Comunitat. Si trobeu alguna cosa abusiva o que no compleix els nostres termes o directrius, marqueu-la com a inadequada.