Физики придумали новый метод синтеза наночастиц из аккумуляторов

Российские физики из МГУ и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца. Эти частицы можно использовать для топливных элементов и аккумуляторов. Результаты исследований были опубликованы в журнале Journal of Materials Science.

Марганец – это металл, который может проявлять и разную валентность, и образует несколько оксидов: MnO, Mn₂O₃, MnO₂, MnO₃ и Mn₂O₇. Наночастицы этих оксидов имеют достаточно широкий спектр приложений, при этом одно из самых распространенных и перспективных направлений – это их использование в качестве катализатора для реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Реакции восстановления кислорода используются в электрохимических устройствах для преобразования и хранения энергии, поэтому оксиды марганца входят в состав электродов щелочных топливных элементов и металл-воздушных батареек.

Каталитическая активность наночастиц зависит от их размеров и строения, поэтому перед учеными стояла задача получить высокодисперсные наночастицы малых размеров. В ходе исследования физики разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца в среде сверхкритического диоксида углерода – среде, которая способна заменить многие экологически небезопасные растворители.

«Предложенный нами метод синтеза наночастиц оксидов марганца основан на термическом разложении металлоорганического вещества, который растворен в сверхкритическом диоксиде углерода в присутствии окислителя», – рассказал один из авторов статьи Вадим Зефиров, аспирант кафедры физики полимеров и кристаллов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ.

Ученые составили электрохимическую характеристику полученных наночастиц, которая показала значительную каталитическую активность в реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Авторы отмечают, что характеристики полученных материалов не являются уникальными, а соответствуют довольно высоким результатам ряда материалов, которые получены другими методами.

«Предложенный и реализованный метод открывает довольно широкий простор для научного творчества. С его помощью можно провести синтез других оксидов металлов, получение которых иными методами, возможно, будет сложнее. Кроме того, наш научный коллектив продолжает разработку этого метода, чтобы повысить характеристики получаемых материалов с целью дальнейшего их тестирования в реальных электрохимических источниках тока», – заключил ученый.