Будова та електрохімічні властивості нанодисперсного залізовмісного діоксиду титану

Abstract

Методами мессбауерівської спектроскопії, рентгенівської дифрактометрії та імпедансної спектроскопії проведено комплексне дослідження процесу електрохімічної інтеркаляції іонів літію в катодний матеріал на основі нанокомпозитного складного оксиду ТіО2<Fе>. Виявлено, що взаємодія катодного матеріалу з електролітом (LiBF4 в γ – бутиролактоні) призводить до анізотропного впорядкування дипольних моментів частинок нанокомпозиту. Інтеркаляція іонів літію в наносистему TiO2<Fe> приводить до відновлення іонів трьохвалентного заліза до двохвалентного стану. Ізотермічний відпал нанокомпозиту TiO2<Fe> в інтервалі температур 200÷360ºС не змінює магнітної мікроструктури і супроводжується дегідратацією матеріалу. Відпал оксидного матеріалу при температурі більше 650ºС обумовлює утворення трьохфазної системи, що містить рутил, псевдобрукіт Fe2TiO5 та моноклінний TiO2 . Вперше виявлено, що наявність іонів заліза в структурі анатазу та рутилу при прожарюванні стимулює утворення моноклінної фази TiO2 . Для невідпаленого матеріалу інтеркаляція літію в нанокомпозит здійснюється за дифузійним механізмом. Після високотемпературного прожарювання літій спочатку адсорбується до х ≈ 0,5 на поверхні нанокристалітів, а після зазначеної межі – дифундує в матеріал Lix (TiO2<Fe>).