Реєстраційний номер
0826U000097, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
03-03-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
СИНТЕЗ І ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛІВ З ФТОРИДНОЮ ПРОВІДНІСТЮ НА ОСНОВІ BaSnF4 ТА ГЕТЕРОФАЗНИХ КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ ФТОРИД-ІОННИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
Здобувач
Лисенко Олег Володимирович,
Керівник Омельчук Анатолій Опанасович
Опонент Бик Михайло Володимирович
Опонент Малєтін Юрій Андрійович
Рецензент Шматок Юрій Володимирович
Рецензент Торчинюк Павло Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського Національної академії наук України
Опис
Дана наукова праця спрямована на вирішення актуальних завдань сучасної науки та техніки, одним з яких є створення хімічних джерел струму нового покоління. Перспективним підходом є створення гетерофазних фторидпровідних систем, в яких аніон фтору забезпечує перенос заряду між електродами, а утворення фторидів металів різного ступеня окиснення забезпечує виникнення електрорушійної сили. Теоретично такі системи дозволяють створювати джерела електричного струму з питомою ємністю та густиною енергії, співставними з літій-іонними батареями, які наразі є найбільш розповсюдженими, але з кращими характеристиками експлуатаційної безпеки, нижчою собівартістю виготовлення. Приймаючи до уваги обмеженість природних покладів літієвої сировини та зростаючий попит на джерела електричної енергії різного призначення розроблення та створення альтернативних джерел струму є актуальним не лише науковим, але й прикладним завданням.
Виконана робота присвячена пошуку та синтезу фторидпровідних фаз з покращеними провідними властивостями, придатними для створення нових джерел струму, дослідженню електрохімічних властивостей гетерофазних композицій для використання як електродні та електролітні матеріали. В роботі представлено результати досліджень із синтезу фторидпровідних фаз, отриманих шляхом заміщення частини катіонів Ba2+ на катіонами La3+, Y3+, Bi3+ у структурах BaSnF4 та Ba1-ySn1+yF4, їх електрохімічні властивості та властивості деяких гетерофазних композицій, які можна використовувати у фторид-іонних джерелах струму як електрод/електролітні матеріали.
Метою даної кваліфікаційної роботи є розробка методів синтезу та модифікації фторидпровідних матеріалів на основі BaSnF4 та з’ясування впливу катіонного легування на їх структурні та електропровідні властивості, а також дослідження електрохімічних процесів в гетерофазних композиціях фторид-іонних джерел струму.
При виконанні даної роботи вперше одержані такі наукові результати:
Синтезовано нові тверді фторидпровідні фази з високою провідністю за спеціально розробленою 2-х стадійною методикою синтезу: Ba1-xLaxSnF4+x (0<x≤0,12), Ba1-xYxSnF4+x (0<x≤0,10), Ba0,90-xLaxSn1,10F4+x (0<x≤0,12), Ba0,86-xLaxSn1,14F4+x (0<x≤0,12), Ba0,80-xLaxSn1,20F4+x (0<x≤0,12).
Виявлено, що часткове заміщення катіонів Ba2+ катіонами La3+, Y3+ у складному фториді BaSnF4, сприяє збільшенню електропровідності. Найвищу провідність мають фази складу Ba0,90Y0,10SnF4,10 і Ba0,93La0,07SnF4,07 (σ353К = 1,53∙10–3 См/см і σ353К = 9,02∙10–4 См/см відповідно), яка при даній температурі майже на 2 порядки величини перевищує провідність вихідного BaSnF4.
Встановлено, що гетеровалентне легування катіонами La3+, Y3+ сполуки BaSnF4 забезпечує зменшення енергії активації іонної провідності в тим більшій мірі, чим вища концентрація замісника. Виявлена закономірність притаманна для всіх синтезованих зразків фторидровідних фаз;
Виявлено, що заміщення частини катіонів барію катіонами La3+ у нестехіометричних фазах Ba0,90Sn1,10F4,00, Ba0,86Sn1,14F4,00, Ba0,80Sn1,20F4,00 сприяє збільшенню електропровідності. Найкращу провідність при кімнатній температурі у порівнянні з вихідними фазами мають фази такого складу:
Ba0,78La0,12Sn1,12F4,12 (σ = 4,26·10-3 См/см, порівняно з Ba0,90Sn1,10F4,00 σ = 2,94·10-5 См/см);
Ba0,74La0,12Sn1,14F4,12 σ = 2,91·10-3 См/см), порівняно з Ba0,86Sn1,14F4,00 (σ = 3,52·10-4 См/см;
Ba0,70La0,10Sn1,20F4,10 (σ = 4,13·10-3 См/см), порівняно з Ba0,80Sn1,20F4,00 (σ = 1,79·10-3 См/см);
Розроблено енергоефективну двостадійну методику синтезу фторидпровідних матеріалів на основі BaSnF4, яка забезпечує одержання якісних зразків при нижчих температурах і забезпечує зменшення тривалості синтезу.
Визначено, оптимальний тиск пресування зразків для системи BaF2-LaF3-SnF2, що складає 9,8 MPa для циліндричних зразків діаметром 8 мм.
Доведено, що зразки всіх синтезованих фаз мають уніполярну іонну провідність, яку забезпечують аніони фтору. Визначені числа переносу за аніонами фтору близькі до одиниці.
Експериментально виконано оцінку реального вікна електрохімічної стійкості фторидпровідних фаз складу Pb1-xMxSnF4±x (М=K, Nd, Ba), яке для синтезованих фторидпровідних фаз складає: –1,85±0,05 ÷ +2,00±0,05 В і практично не залежить від вмісту замісника.
Дата реєстрації
2026-01-12
Додано/оновлено в НРАТ
2026-01-12 / 2026-07-01
