একক স্ফটিক মেসোপোরাস লিথিয়ামের নির্মাণ কৌশল2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 ইতিমধ্যে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।স্টোচিওমেট্রিক টাইটানিয়াম4+/বরই+-সিট্রেট চেলেটস (এসসিপি) মাইকেলার নির্দেশিত স্ব-সমাবেশের অগ্রদূত হিসাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল।পরবর্তী ধাপে ক্রিস্টালাইজেশন প্রক্রিয়া একক স্ফটিক মেসোপোরাস লিথিয়াম গঠনের দিকে নিয়ে যায়2টাইটানিয়াম সিলিকেট5.ছবির উৎস: চায়না সায়েন্স প্রেস
লিথিয়াম-আয়ন সঞ্চয়স্থানে, মাইক্রোস্ট্রাকচারযুক্ত একক-ক্রিস্টাল ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলি উপাদানের মধ্যে শস্যের সীমানা অপসারণের কারণে আয়নিক পরিবাহিতাতে দুর্দান্ত সুবিধা দেখায়, তবে এটি সাধারণত মাইক্রোন কণার মধ্যে লি আয়নের প্রসারণ দূরত্বকে বলিদান করে, যার ফলে রেট কর্মক্ষমতা হ্রাস পায় চক্রীয় স্থিতিশীলতা।
অতএব, মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং ন্যানোস্ট্রাকচারের সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন লিথিয়াম-স্টোরেজ মেসোপোরাস একক-ক্রিস্টাল পার্টিকুলেট সামগ্রী ডিজাইন এবং সংশ্লেষণ করার একটি বড় প্রয়োজন।
বরই2টাইটানিয়াম সিলিকেট5টারনারি মেটাল অক্সাইডগুলির মধ্যে একটি হিসাবে (লি2টাইটানিয়াম অক্সাইড2-সিলিকা2), ডবল ইলেকট্রন দেখাচ্ছে (Ti4+/টাইটানিয়াম2+ Redox) TiO এবং Li এর মধ্যে রূপান্তর প্রতিক্রিয়া4সিলিকা4 যখন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য অ্যানোড উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
অতএব, তাত্ত্বিক ক্ষমতা 308 mA hg পর্যন্ত−1 প্রাপ্ত করা যাবে.46 আরও গুরুত্বপূর্ণ, লি2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 এছাড়াও Li/Li এর তুলনায় প্রায় 0.28 V এর একটি উপযুক্ত এবং নিরাপদ অপারেটিং সম্ভাবনা দেখায়+ শুধু লিথিয়াম ডেনড্রাইটের গঠনই এড়ানো যায় না, উচ্চ শক্তির ঘনত্বও নিশ্চিত করা যায়।
যাইহোক, এর অন্তর্নিহিত ইলেকট্রন এবং লিথিয়ামের পরিমাণ কম+ বাল্ক পরিবাহিতা এর ক্ষমতা, সাইক্লিং এবং রেট কর্মক্ষমতা হ্রাস করে।অতএব, মেসোপোরাস লিথিয়াম তৈরি করা অত্যন্ত আকাঙ্খিত কিন্তু চ্যালেঞ্জিং2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 একক ক্রিস্টাল ইলেক্ট্রোডগুলির উচ্চ হারের কর্মক্ষমতা এবং ভাল সাইক্লিং স্থিতিশীলতা রয়েছে।
নরম টেমপ্লেট পদ্ধতিটি অত্যন্ত স্ফটিক এবং/অথবা একক স্ফটিক মেসোপোরাস ধাতব অক্সাইড তৈরির জন্য সবচেয়ে জনপ্রিয় সিন্থেটিক রুট। নরম টেমপ্লেট পদ্ধতিটি তার সরলতা, নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা এবং ব্যাপক উত্পাদনের কারণে মেসোপোরাস পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য সবচেয়ে সরাসরি এবং সম্ভাব্য পদ্ধতি হয়ে উঠেছে। এই রুটের মাধ্যমে উচ্চ স্ফটিক মেসোপোরাস মেটাল অক্সাইড তৈরি করার জন্য অনেক প্রচেষ্টা নিবেদিত হয়েছে।
মেসোপোরস লি'র দ্রুত গতিতে ব্যাপকভাবে সুবিধা করতে পারে+ সংক্ষিপ্ত ন্যানোস্কেল ডিফিউশন দৈর্ঘ্যের (5-10 এনএম) মাধ্যমে প্রসারণ হার কর্মক্ষমতা এবং সাইক্লিং কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য উপকারী। একই সময়ে, পরিবাহী কার্বন নেটওয়ার্কের অস্তিত্ব এবং গর্ত পৃষ্ঠের একক-স্ফটিক বৈশিষ্ট্য ইলেক্ট্রোডের মাধ্যমে ইলেকট্রনের দ্রুত সংক্রমণকে সহজতর করে।যাইহোক, মাইক্রন-স্কেল ডিফিউশন দৈর্ঘ্যের কারণে (5-10 μm), বাল্ক লিথিয়াম2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 স্লো লি প্রদর্শন করে+ প্রসারণ, দরিদ্র হার এবং চক্র কর্মক্ষমতা ফলে.ছবির উৎস: চায়না সায়েন্স প্রেস
যাইহোক, প্রাপ্ত রচনাগুলি সাধারণত কয়েকটি একক উপাদানের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে।তদ্ব্যতীত, ফলস্বরূপ উপকরণগুলি প্রায়শই পলিক্রিস্টালাইন হয়, প্রচুর পরিমাণে শস্য সীমানা এবং ত্রুটিগুলি, যা অনিবার্যভাবে নির্দিষ্ট প্রয়োগের পরিস্থিতিতে নেতিবাচক প্রভাব আনবে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, মাল্টিকম্পোনেন্ট মেটাল অক্সাইডগুলি বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রচুর আগ্রহ আকর্ষণ করেছে। যাইহোক, আজ অবধি, তিনটির বেশি উপাদান সহ একক স্ফটিক এবং স্টোইচিওমেট্রিক মেসোপোরাস ধাতব অক্সাইডের সংশ্লেষণের বিষয়ে কোনও প্রতিবেদন পাওয়া যায়নি।
এই চ্যালেঞ্জের জবাবে, ফুদান বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক লি ওয়েই এর দল সম্প্রতি প্রথমবারের মতো নরম মাইকেল ব্যবহার করে একক স্ফটিক মেসোপোরাস লিথিয়ামের দিকনির্দেশক সংশ্লেষণের প্রতিবেদন করেছে।2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 ধাপে ধাপে ক্রিস্টালাইজেশন কৌশলের মাধ্যমে। বিশেষত, স্টোইচিওমেট্রিক চেলেট অগ্রদূত (টি4+/বরই+-সিট্রেট চেলেট) মূলত ল্যাবরেটরি-তৈরি পূর্বসূরী হিসাবে বিকশিত হয়েছিল।
এটি কার্বক্সিল গ্রুপ এবং সমৃদ্ধ হাইড্রক্সিল সাইট্রেট শুধুমাত্র Ti সমন্বয় করতে পারে না4+ এবং লি+ আয়ন এবং সংবেদনশীল টাইটানিয়াম এবং লিথিয়াম অগ্রদূতের হাইড্রোলাইসিসকে দমন করে, তবে পর্যায় বিচ্ছেদ ছাড়াই অর্ডারকৃত মেসোস্ট্রাকচারে মাল্টি-কম্পোনেন্টকে সফলভাবে একত্রিত করে।পরবর্তীকালে, কার্বন এবং SiO আন্তঃপ্রবেশ করে2 ফ্রেমওয়ার্কের ক্রিস্টালাইজেশনকে সীমাবদ্ধ করে এবং মেসোস্কোপিক কাঠামোকে পতন থেকে রক্ষা করে একটি কঠোর নেটওয়ার্ক হিসাবে ম্যাট্রিক্সটি পাইরোলাইসিস দ্বারা গঠিত হয়।
মজার ব্যাপার হল, নিরাকার SiO2 অ্যানিসোট্রপিক লি এর সাথে প্রতিক্রিয়া করতে পারে2টাইটানিয়াম ডাইঅক্সাইড3 একটি আইসোট্রপিক লি গঠন করুন2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 একক স্ফটিক একটি দিকনির্দেশক সংযুক্তি স্ফটিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত হয়। একই সময়ে, একটি আল্ট্রাথিন কার্বন স্তর (~2 nm) মেসোপোরাস পৃষ্ঠের উপর প্রলিপ্ত হয়। প্রাপ্ত একক স্ফটিক মেসোপোরাস লি2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা প্রদর্শন করুন (~25 মি2 জি−1), অভিন্ন ছিদ্র আকার (~4.0 nm), এবং একক-ক্রিস্টালাইন ফ্রেমওয়ার্ক।
এটা যে মূল্য একক স্ফটিকমেসোপোরাস লিথিয়ামের মতো2টাইটানিয়াম সিলিকেট5 নিরাপদ অপারেটিং সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করে (∼0.28 V বনাম Li/Li+), সর্বোচ্চ লিথিয়াম স্টোরেজ ক্ষমতা 393 mAh g−1 0.02 একটি গ্রাম ঘন্টা−1চমৎকার হার ক্ষমতা (148 mAh g−1 5.0 এ গ্রাম−1) এবং চমৎকার দীর্ঘমেয়াদী সাইক্লিং কর্মক্ষমতা (138 mAh g−1 2.0 এ গ্রাম−1 3000 চক্রের পরে) দ্রুত লির কারণে+ ন্যানোস্কেল স্ফটিক ফ্রেমওয়ার্ক এবং সংক্ষিপ্ত প্রসারণ দৈর্ঘ্য (5-10 এনএম) এর সাথে সম্পর্কিত, মেসোপোরাস চ্যানেলগুলির দ্বারা সৃষ্ট ডিফিউশন।
গবেষণার ফলাফল হল প্রকাশ ডায়েরিতে জাতীয় বিজ্ঞান পর্যালোচনা.
অধিক তথ্য:
ইয়ানহুয়া ওয়ান এট আল।, উচ্চ-কর্মক্ষমতা লিথিয়াম স্টোরেজের জন্য একক ক্রিস্টালাইন মেসোপোরাস স্টোইচিওমেট্রিক অক্সাইডের মাইকেল-ভিত্তিক স্ব-সমাবেশ, জাতীয় বিজ্ঞান পর্যালোচনা (2024)। DOI: 10.1093/nsr/nwae054
দ্বারা প্রদান করা হয়
চায়না সায়েন্স প্রেস
উদ্ধৃতি: উচ্চ-পারফরম্যান্স লিথিয়াম স্টোরেজের জন্য একক-স্ফটিক মেসোপোরাস উপকরণ (2024, মার্চ 29) 18 এপ্রিল, 2024, https://techxplore.com/news/2024-03-crystal-mesoporous- material-high-lithium থেকে সংগৃহীত। html
এই নথিটি কপিরাইট দ্বারা সুরক্ষিত। ব্যক্তিগত অধ্যয়ন বা গবেষণার উদ্দেশ্যে ন্যায্য লেনদেনের স্বার্থ ছাড়া লিখিত অনুমতি ছাড়া কোনো অংশ পুনরুত্পাদন করা যাবে না। বিষয়বস্তু শুধুমাত্র রেফারেন্স জন্য.
(ট্যাগস-অনুবাদ
উৎস লিঙ্ক
